JP6095519B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、低照度の撮像環境において、より高感度な撮像画像が得られる撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus capable of obtaining a captured image with higher sensitivity in a low-illuminance imaging environment.
従来の撮像装置として、N画素前までのデジタル信号を全て加算する機能を実行することにより、高感度化やS/N向上を図るように構成したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art As a conventional imaging device, a device configured to increase sensitivity and improve S / N by executing a function of adding all digital signals up to N pixels before is known (for example, Patent Document 1). reference).
従来の撮像装置は、連続する隣接画素からの撮像信号を加算しているため、カラー撮像素子を用いた場合には色が混ざりカラー信号を再生できないという問題があった。また、高感度化が十分でないという問題があった。 Since the conventional image pickup apparatus adds image pickup signals from consecutive adjacent pixels, there is a problem that when a color image pickup element is used, colors are mixed and a color signal cannot be reproduced. In addition, there is a problem that high sensitivity is not sufficient.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、カラー撮像素子から読み出した撮像信号を画素加算しても、色が混ざることなく、撮像信号の十分な高感度化を可能にすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the image signal read from the color image sensor is added to the pixel, the color of the image signal is not mixed and the sensitivity of the image signal can be sufficiently increased. The purpose is to.
本発明の撮像装置は、
撮像を行って、時間的に連続するフレームの各々を構成する複数の画素の、画素毎の画素値を示す撮像信号を生成する撮像信号生成部と、
前記撮像信号生成部で生成された撮像信号に基づいて、前記連続するフレームの各々内において、当該フレーム内の画素を順次指定し、指定された画素について、同じフレーム内において、前記指定された画素の周辺に位置する画素のうち、前記指定された画素との画素値の相関性が高い画素を選択し、選択された画素の画素値と、前記指定された画素の画素値を加算して加算結果を当該指定された画素についての面内増感信号として出力する面内画素加算部と、
前記連続するフレームを順次注目フレームとして指定し、前記注目フレーム内の画素を順次注目画素として指定し、各注目画素について、当該注目フレームの近傍に位置する1又は2以上のフレームの各々から、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素の各々について、前記注目画素との前記面内増感信号の相関性を、相関有無判定閾値と比較判定し、該比較判定により相関が有ると判定された画素の中から相関性が高い画素を選択し、前記1又は2以上の近傍のフレームの各々から選択された画素についての前記面内増感信号と前記注目画素についての前記面内増感信号を加算して加算結果を三次元増感信号として出力する面間画素加算部と
を有し、
前記面内画素加算部は、
各々前記指定された画素とその周辺の画素で形成される、予め定められた複数の領域のうち、相互間の相関性が高い画素から成る領域を選択し、選択された領域内の画素の位置を示す加算画素位置情報と、選択された領域のパターンを示す加算画素パターン符号を出力する領域選択部と、
前記指定された画素の撮像信号について、前記領域選択部で選択された領域に含まれる画素の撮像信号を加算することで得られる加算結果を当該指定された画素についての面内増感信号として出力する選択加算部とを有し、
前記面間画素加算部は、
前記近傍のフレームのうちの少なくとも前記注目フレームに隣接するフレームの各々内において、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素についての前記面内増感信号及び前記加算画素パターン符号と、前記注目画素についての前記面内増感信号及び前記加算画素パターン符号と、前記注目画素についての前記面内増感信号と注目画素以外の前記面内増感信号との相関有無を判別する相関有無判定閾値との比較の結果に基づいて、当該フレームから一つの画素を選択する。
The imaging apparatus of the present invention
An imaging signal generation unit that performs imaging and generates an imaging signal indicating a pixel value for each pixel of a plurality of pixels that constitute each temporally continuous frame;
Based on the imaging signal generated by the imaging signal generation unit, the pixels in the frame are sequentially designated in each of the successive frames, and the designated pixels are designated in the same frame for the designated pixels. A pixel having a high correlation between the pixel value and the designated pixel is selected from the pixels located around the pixel, and the pixel value of the selected pixel and the pixel value of the designated pixel are added and added. An in-plane pixel adder that outputs the result as an in-plane sensitization signal for the designated pixel;
The consecutive frames are sequentially designated as the attention frame, the pixels in the attention frame are sequentially designated as the attention pixels, and for each attention pixel, from each of one or more frames located in the vicinity of the attention frame, the For each of the pixels located at the same position as the target pixel and its surroundings, the correlation of the in-plane sensitization signal with the target pixel is compared with a correlation presence / absence determination threshold value, and it is determined that there is a correlation by the comparison determination. A pixel having a high correlation is selected from the selected pixels, and the in-plane sensitization signal for the pixel selected from each of the one or more neighboring frames and the in-plane sensitization for the pixel of interest possess a plane between the pixel adding unit for outputting the addition result by adding the signals as a three-dimensional sensitization signal,
The in-plane pixel addition unit
A region composed of pixels having a high correlation with each other is selected from a plurality of predetermined regions each formed by the designated pixel and its surrounding pixels, and the position of the pixel in the selected region And an area selection unit that outputs an addition pixel pattern code indicating the pattern of the selected area,
For the imaging signal of the designated pixel, the addition result obtained by adding the imaging signals of the pixels included in the area selected by the area selection unit is output as an in-plane sensitization signal for the designated pixel. And a selective addition unit to
The inter-plane pixel addition unit
The in-plane sensitization signal and the added pixel pattern code for pixels located in the same position as the target pixel and in the vicinity thereof in each of the frames adjacent to the target frame among the neighboring frames, and Correlation presence / absence determination for determining presence / absence of correlation between the in-plane sensitization signal and the added pixel pattern code for the target pixel and the in-plane sensitization signal for the target pixel and the in-plane sensitization signal other than the target pixel One pixel is selected from the frame based on the comparison result with the threshold .
本発明によれば、撮像素子から読み出した撮像信号を、十分に高感度化することができ、極めて暗い低照度環境においても被写体を視認できるという効果が得られる。また、撮像素子がカラー撮像素子であっても色が混ざることがない。 According to the present invention, it is possible to sufficiently increase the sensitivity of an image signal read from an image sensor, and to obtain an effect that a subject can be visually recognized even in an extremely dark low-light environment. Even if the image sensor is a color image sensor, colors are not mixed.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1による撮像装置を示す。図示の撮像装置は、連像して撮像を行って、時間的に連続するフレームの画像を表す画像信号を順次出力するものである。以下では、画像は赤、緑、青の画素から成るカラー画像であるものとする。
FIG. 1 shows an imaging apparatus according to
図1において、レンズ1は、被写体像をCCD撮像素子2の撮像面上に合焦させる。
CCD撮像素子(CCD)2は、後述の図3〜図5に示すように、赤色の光(第1の色成分の光)を検出するR画素、緑色の光(第2の色成分の光)を検出するG画素、及び青色の光(第3の色成分の光)を検出するB画素がベイヤ配列されたものである。
In FIG. 1, a
As shown in FIGS. 3 to 5 described later, the CCD image pickup device (CCD) 2 has an R pixel for detecting red light (first color component light) and green light (second color component light). ) For detecting G) and B pixels for detecting blue light (light of the third color component) are arranged in a Bayer array.
R画素、G画素、B画素は、例えば、それぞれ赤色の光のみを透過させる色フィルタを備えた光電変換素子、緑色の光のみを透過させる色フィルタを備えた光電変換素子、青色の光のみを透過させる色フィルタを備えた光電変換素子で構成される。
R画素、G画素、B画素により、赤色の光、緑色の光、青色の光(第1の色成分の光、第2の色成分の光、第3の色成分の光)が検出され、即ち光電変換されて、光電変換により生成された電荷が素子内部を転送されて、電気信号(撮像信号)として出力される。撮像信号の出力はフレーム毎に順次行われる。
The R pixel, the G pixel, and the B pixel are, for example, a photoelectric conversion element that includes a color filter that transmits only red light, a photoelectric conversion element that includes a color filter that transmits only green light, and only blue light. It is composed of a photoelectric conversion element provided with a color filter to be transmitted.
The R pixel, G pixel, and B pixel detect red light, green light, and blue light (first color component light, second color component light, and third color component light). That is, photoelectric conversion is performed, and electric charges generated by the photoelectric conversion are transferred inside the device and output as an electric signal (imaging signal). The imaging signal is output sequentially for each frame.
撮像信号は、R画素からの画素信号であるR信号(第1の色成分値を表す信号)、G画素からの画素信号であるG信号(第2の色成分値を表す信号)、及びB画素からの画素信号であるB信号(第3の色成分値を表す信号)を含む。 The imaging signal includes an R signal (a signal representing the first color component value) that is a pixel signal from the R pixel, a G signal (a signal representing the second color component value) that is a pixel signal from the G pixel, and B A B signal (a signal representing the third color component value) that is a pixel signal from the pixel is included.
CCD撮像素子2から信号された撮像信号は、相関二重サンプリング処理部(CDS)3でノイズ等が除去される。
プログラマブル利得増幅部(PGA)4は、相関二重サンプリング処理部3の出力信号を制御部12から出力された制御信号によって制御された利得で増幅して出力する。
A/D変換部(ADC)5は、プログラマブル利得増幅部4の出力信号を、デジタル信号Pcに変換する。
From the image pickup signal output from the CCD
The programmable gain amplifier (PGA) 4 amplifies the output signal of the correlated double
The A / D converter (ADC) 5 converts the output signal of the
撮像素子2と、相関二重サンプリング処理部3と、プログラマブル利得増幅部4と、A/D変換部5とで、被写体の撮像の結果得られる複数の色成分のフレーム毎の撮像信号を順次生成する撮像信号生成部13が構成されている。この撮像信号は、時間的に連続するフレームの各々を構成する複数の画素の画素毎の画素値を示すものである。
The
三次元画素加算部6は、A/D変換部5から出力される撮像信号Pcを受け、面内画素加算及び面間画素加算を行って、三次元増感信号を生成する。
The three-dimensional
面内画素加算においては、連続するフレームの各々内において、当該フレーム内の画素を順次指定し、指定された画素について、同じフレーム内において、指定された画素の周辺に位置する画素のうち、指定された画素との画素値の相関性が高い画素を選択し、選択された画素の画素値と指定された画素の画素値を加算して加算結果を当該指定された画素についての面内増感信号として出力する。 In the in-plane pixel addition, the pixels in the frame are sequentially specified in each successive frame, and the designated pixels are designated out of the pixels located around the designated pixel in the same frame. A pixel having a high correlation between the pixel value and the selected pixel is selected, and the pixel value of the selected pixel is added to the pixel value of the specified pixel, and the addition result is in-plane sensitized for the specified pixel. Output as a signal.
面間画素加算においては、連続するフレームを順次注目フレームとして指定し、注目フレーム内の画素を順次注目画素として指定し、各注目画素について、当該注目フレームの近傍に位置する1又は2以上のフレームの各々から、注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素の各々について、注目画素との面内増感信号の相関性を、相関有無判定閾値CRthと比較判定し、該比較判定の結果、相関が有ると判別された画素の中から比較的相関性が高い、例えば最も相関性が高い画素を選択し、1又は2以上の近傍のフレームの各々から選択された画素についての面内増感信号と注目画素についての面内増感信号を加算して、加算結果を三次元増感信号として出力する。 In the inter-plane pixel addition, consecutive frames are sequentially designated as a target frame, pixels in the target frame are sequentially specified as a target pixel, and one or more frames positioned in the vicinity of the target frame for each target pixel. For each of the pixels located at the same position and the periphery of the target pixel, the correlation of the in-plane sensitization signal with the target pixel is compared with the correlation presence / absence determination threshold value CRth, and as a result of the comparison determination, In-plane sensitization for a pixel selected from each of one or more neighboring frames by selecting a pixel having a relatively high correlation, for example, the highest correlation among the pixels determined to have correlation. The signal and the in-plane sensitization signal for the target pixel are added, and the addition result is output as a three-dimensional sensitization signal.
相関性の指標として差分絶対値を用いる場合には、差分絶対値が小さいほど相関性が高いことを意味するので、差分絶対値が閾値CRth以下であることが、相関性が基準値以上であることを意味する。逆に、相関性が高いほど大きな値となる指標を用いる場合には、該指標が閾値以上であることが、相関性が基準値以上であることを意味する。
相関有無判定閾値CRthは、制御部12から与えられる。
When the difference absolute value is used as the correlation index, the smaller the difference absolute value, the higher the correlation. Therefore, the difference absolute value is equal to or less than the threshold value CRth, and the correlation is equal to or greater than the reference value. Means that. On the other hand, when using an index that becomes larger as the correlation is higher, the index being equal to or greater than a threshold means that the correlation is equal to or greater than a reference value.
The correlation presence / absence determination threshold value CRth is given from the
面内画素加算において順次指定された画素についての面内増感信号を求め、面間画素加算においては、複数のフレームのそれぞれの画素についての面内増感信号を用いて画素加算を行うので、各時点で実行される面間画素加算における注目フレームの注目画素と、面内画素加算の際に「指定された画素」とは同じではないが、面内画素加算に関する説明では、上記の「指定された画素」を注目画素と言う。 In the in-plane pixel addition, the in-plane sensitization signal for the sequentially designated pixels is obtained, and in the inter-plane pixel addition, the pixel addition is performed using the in-plane sensitization signal for each pixel of the plurality of frames. The target pixel of the target frame in the inter-plane pixel addition executed at each time point is not the same as the “designated pixel” at the time of in-plane pixel addition. The “selected pixel” is referred to as a target pixel.
映像信号処理部7は、三次元画素加算部6の出力信号に、色同時化処理、階調補正処理、ノイズ低減処理、輪郭補正処理、白バランス調整処理、信号振幅調整処理、及び色補正処理などを加えた映像信号を映像信号出力端子8から出力する。
The video
同期信号発生部11は、垂直同期信号VD及び水平同期信号HDを生成して三次元画素加算部6、映像信号処理部7及びタイミング発生部10に供給する。
The synchronization
タイミング発生部10は、CCD撮像素子2の駆動タイミング信号DRTを発生して駆動部9に供給する。駆動部9は、タイミング発生部10から出力された駆動タイミング信号DRTに基づいてCCD撮像素子2の駆動信号DRSを生成する。CCD撮像素子2は、駆動部9から出力された駆動信号DRSに基づいて、光電変換及び電荷転送を行う。
The
制御部12は、レンズ1の絞りの制御、タイミング発生部10が発生するCCD撮像素子2の光電変換素子からの電荷読出しタイミング及び電荷強制排出タイミングの制御(従って、電荷蓄積時間、即ち露光時間の制御)、プログラマブル利得増幅部4の増幅利得の制御、並びに三次元画素加算部6に対する増感倍率La、Lbの設定を含む、画素加算処理の制御を行う。
The
撮像素子2の撮像画面上の画素は、図2に示すように水平方向(行方向)H及び垂直方向(列方向)Vに整列し、全体としてマトリクス状に配置されている。各画素の画面上の位置は、水平方向位置h、及び垂直方向位置vにより座標(h,v)で表され、座標(h,v)の画素は符号Phvで表される。水平方向に隣接する画素間ではhの値が1だけ異なり、垂直方向に隣接する画素間ではvの値が1だけ異なる。即ち隣接画素間の距離(画素ピッチ)は1で表される。
The pixels on the imaging screen of the
図2には、(面内画素加算における)注目画素P33を中心とした水平5画素、垂直5画素の5範囲(5×5画素の範囲)及びその周辺に位置する画素(水平9画素、垂直9画素の範囲内の画素の一部)の配置が示されている。 FIG. 2 shows five ranges (5 × 5 pixel range) of 5 horizontal pixels and 5 vertical pixels centered on the pixel of interest P33 (in the in-plane pixel addition), and pixels located in the periphery (horizontal 9 pixels, vertical). The arrangement of a part of pixels within a range of 9 pixels) is shown.
図3、図4及び図5は、R画素、G画素及びB画素の配列を示す。この配列においては、R画素、G画素、B画素が市松模様状に配列され、水平2画素、垂直2画素の4画素の配列を基本単位として繰り返している。この基本単位においては、2つのG画素が一方の対角線に並び、R画素とB画素が他方の対角線上に並んでいる。これらの図で、Rhv、Ghv、Bhvはそれぞれ座標(h,v)のR画素、G画素、B画素を示す。これらの図でも(h,v)=(3,3)が注目画素の座標である。 3, 4 and 5 show the arrangement of R, G and B pixels. In this arrangement, R pixels, G pixels, and B pixels are arranged in a checkered pattern, and an arrangement of four pixels of two horizontal pixels and two vertical pixels is repeated as a basic unit. In this basic unit, two G pixels are arranged on one diagonal line, and R pixels and B pixels are arranged on the other diagonal line. In these drawings, Rhv, Ghv, and Bhv indicate an R pixel, a G pixel, and a B pixel at coordinates (h, v), respectively. In these figures, (h, v) = (3, 3) are the coordinates of the target pixel.
図3は、図2の画素空間配置で注目画素がG画素(Gフィルタを備えた画素)の時の5×5画素の領域及びその周辺の画素の配置を示す。例えば、R32、G33、B43、G42から成る、水平2画素、垂直2画素の4画素の組合せを基本単位として繰り返すように、それぞれの色の画素が配列されている。 FIG. 3 shows an arrangement of a 5 × 5 pixel region and its surrounding pixels when the target pixel is a G pixel (a pixel having a G filter) in the pixel space arrangement of FIG. For example, the pixels of each color are arranged so as to repeat a combination of four pixels of R32, G33, B43, and G42 of two horizontal pixels and two vertical pixels as a basic unit.
図3は、G33の同じライン上の隣接画素(1画素前及び1画素後の画素)がB画素の場合を例に説明したが、G22のように同じライン上の隣接画素がR画素である配列パターンも存在する。その場合は、R画素とB画素が入れ替わった色配置となるが、注目画素がG画素の時の加算対象画素はG画素のみなので、一方の色配置についての説明は他方にも若干の修正のみで当てはまる。 FIG. 3 illustrates an example in which the neighboring pixels (pixels before and after one pixel) on the same line of G33 are B pixels, but the neighboring pixels on the same line are R pixels as in G22. There is also an array pattern. In this case, the color arrangement is such that the R pixel and the B pixel are interchanged. However, since the pixel to be added is only the G pixel when the target pixel is the G pixel, only a slight correction is made for one color arrangement. Is true.
図4は、図2の画素空間配置で注目画素がR画素(Rフィルタを備えた画素)の時の5×5画素の領域及びその周辺の画素の配置を示す。例えば、R33、G34、B44、G43から成る、水平2画素、垂直2画素の4画素の組合せを基本単位として繰り返すように、それぞれの色の画素が配列されている。 FIG. 4 shows an arrangement of a 5 × 5 pixel region and surrounding pixels when the pixel of interest is an R pixel (a pixel having an R filter) in the pixel space arrangement of FIG. For example, the pixels of each color are arranged so as to repeat a combination of 4 pixels of 2 horizontal pixels and 2 vertical pixels composed of R33, G34, B44, and G43 as a basic unit.
図5は、図2の画素空間配置で注目画素がB画素(Bフィルタを備えた画素)の時の5×5画素の領域及びその周辺の画素の配置を示す。例えば、R22、G23、B33、G32から成る、水平2画素、垂直2画素の4画素の組合せを基本単位として繰り返すように、それぞれの色の画素が配列されている。 FIG. 5 shows an arrangement of a 5 × 5 pixel region and its surrounding pixels when the pixel of interest is a B pixel (a pixel having a B filter) in the pixel space arrangement of FIG. For example, the pixels of each color are arranged so as to repeat a combination of four horizontal pixels and two vertical pixels composed of R22, G23, B33, and G32 as a basic unit.
三次元画素加算部6は、図6に示すように、面内画素加算部20と面間画素加算部30とを有する。
As illustrated in FIG. 6, the three-dimensional
A/D変換部5からベイヤ配列されたR画素、G画素、B画素の撮像信号Pcが入力端子601を介して面内画素加算部20へ供給される。
Imaging signals Pc of R pixels, G pixels, and B pixels arranged in a Bayer array are supplied from the A /
面内画素加算部20は、撮像信号生成部13で生成された撮像信号に基づいて、連続するフレームの各々内において、当該フレーム内の画素を順次指定し、指定された画素について、同じフレーム内において、前記指定された画素の周辺に位置する画素のうち、前記指定された画素との画素値の相関性が高い画素を選択し、選択された画素の画素値と、前記指定された画素の画素値を加算して加算結果を当該指定された画素についての面内増感信号VALとして出力する。
The in-plane
面間画素加算部30は、連続するフレームを順次注目フレームとして指定し、注目フレーム内の画素を順次注目画素として指定し、各注目画素について、当該注目フレームの近傍に位置する1又は2以上のフレームの各々から、注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素のうち、注目画素との面内増感信号VALの相関性が高い画素を選択し、上記1又は2以上の近傍のフレームの各々から選択された画素についての面内増感信号VALと注目画素についての面内増感信号VALを加算して加算結果を三次元増感信号Pfとして出力する。
The inter-plane
面内増感信号VALは、面内画素加算部20で元の撮像信号を例えば4個加算することで得られるものとされ、その場合4倍まで増感したものとすることができ、三次元増感信号Pfは、面間画素加算部30で面内増感信号VALを例えば5個加算することで得られるものとされ、その場合さらに5倍まで増感することができ、従って、三次元増感信号Pfとして元の撮像信号を20倍まで増感したものを得ることができる。
面間画素加算部30は、三次元増感信号Pfを出力端子602から映像信号処理部7へ供給する。
The in-plane sensitization signal VAL is obtained by adding, for example, four original image pickup signals in the in-plane
The inter-plane
面内画素加算部20は、図7に示すように、画素抽出部21と、領域選択部22と、選択加算部23と、信号結合部24とを有する。
As illustrated in FIG. 7, the in-plane
三次元画素加算部6の入力端子601には、A/D変換部5から出力される撮像信号Pcが入力され、出力端子604からは、上記の面内増感信号VALと、後述の加算画素パターン符号PATを結合した複合信号MIXが出力される。
領域選択部22及び選択加算部23には、図1の同期信号発生部11から出力される水平同期信号HD及び垂直同期信号VDが入力される。
選択加算部23にはまた、図1の制御部12から出力される増感倍率Laを示す情報が入力される。
The imaging signal Pc output from the A /
The
Information indicating the sensitization magnification La output from the
入力端子601を介して画素抽出部21に供給される撮像信号Pcは、上記のようにベイヤ配列されたR画素、G画素、B画素の画素値を表すものである。
The imaging signal Pc supplied to the
画素抽出部21は、入力された撮像信号Pcを互いに異なる時間だけ遅延させて、同じフレーム内の互いに近傍に位置する、注目画素と同じ色フィルタを備えた(同じ色成分の光を検出する)複数の画素の画素値を同時に抽出する。この場合、複数の画素のうちの中心に位置するものが注目画素として扱われ、他のものが参照画素として扱われる。従って、上記の抽出処理は、注目画素と、注目画素と同じフレーム内において、注目画素の周辺に位置し、注目画素と同じ色フィルタを備えた(同じ色成分の光を検出する)、複数の画素(参照画素)の画素値を同時に抽出する処理であると言うことができる。抽出される画素は順次切り替わるので、上記の処理はまた、フレーム内の画素を順次指定して、指定された画素と、その周辺に位置し、指定された画素と同じ色フィルタを備えた(同じ色成分の光を検出する)、複数の画素の画素値を同時に抽出する処理であると言うこともできる。
注目画素と同じ色フィルタを備えた(同じ色成分の光を検出する)複数の画素は、注目画素と同じ色成分の撮像信号を出力するものである。
The
A plurality of pixels having the same color filter as the pixel of interest (detecting light of the same color component) outputs an imaging signal having the same color component as the pixel of interest.
領域選択部22は、画素抽出部21で抽出された注目画素及びその周辺の参照画素の画素値を表す信号を受け、注目画素とその周辺に位置する1又は2以上の画素とから成る組合せ、従って組合せで構成される画素領域を複数個形成し、形成された複数個の画素領域のうちの、相互間の相関性が高い画素から成る画素領域を選択して出力する。各画素領域には、注目画素が含まれるので、相互間の相関性が高い画素から成る画素領域を選択することで、注目画素に対する相関性が高い画素から成る画素領域を選択することができる。相互間の相関の高い画素から成る画素領域の選択のため、各画素領域の画素の画素値の最大値と最小値の差が最小の組合せが選択される。
選択された画素領域を構成する画素の位置を示す情報(加算画素位置情報)POSが選択加算部23に出力される。
The
Information (addition pixel position information) POS indicating the position of the pixel constituting the selected pixel region is output to the selection /
加算画素位置情報POSとともに、選択された画素領域のパターン(類型)を示す情報(例えば、予め定められた複数の類型のいずれに属するものであるかを示す情報)を加算画素パターン符号PATとして生成し、信号結合部24に出力する。ここで言うパターン(類型)は、例えば、注目画素に対する選択された領域の相対的位置或いは方位によって定義され、さらに領域の形状によって定義される。
Along with the addition pixel position information POS, information indicating the pattern (type) of the selected pixel region (for example, information indicating which of a plurality of predetermined types belongs) is generated as the addition pixel pattern code PAT. And output to the
例えば、上記の複数の画素領域として、パターンの異なるもの、例えば、注目画素に対する相対的位置乃至方位が異なるものが複数個用意され、或いは相対的方位乃至方位とともに形状が異なるものが複数個用意され、これらの複数の画素領域の中から、最も相関の高いものが選択され、選択された領域のパターンを示す情報が加算画素パターン符号PATとして出力される。 For example, a plurality of pixel regions having different patterns, for example, those having different relative positions or orientations with respect to the target pixel are prepared, or a plurality of ones having different shapes along with the relative orientations or orientations are prepared. Among the plurality of pixel regions, the one having the highest correlation is selected, and information indicating the pattern of the selected region is output as the added pixel pattern code PAT.
選択加算部23は、画素抽出部21で抽出された撮像信号を受け、各注目画素の撮像信号について、領域選択部22で選択された画素領域に含まれる画素、即ち加算画素位置情報POSで指定された画素の撮像信号を加算して、加算結果を面内増感信号VALとして出力する。選択加算部23から出力された面内増感信号VALは信号結合部24へ供給される。
The selection /
信号結合部24は、選択加算部23から出力された面内増感信号VALと、領域選択部22から出力された加算画素パターン符号PATを1つの信号に結合して複合信号MIXを生成して出力する。
例えば、面内増感信号VALが12bit、加算画素パターン符号PATが4bitのとき、複合信号MIXは16bitとなる。
信号結合部24で生成された複合信号MIXは出力端子604を介して面間画素加算部30へ供給される。
The
For example, when the in-plane sensitization signal VAL is 12 bits and the added pixel pattern code PAT is 4 bits, the composite signal MIX is 16 bits.
The composite signal MIX generated by the
以下、画素抽出部21、領域選択部22、選択加算部23、及び信号結合部24について詳しく説明する。
Hereinafter, the
画素抽出部21は、例えば、図8に示すように構成されている。
図8で、「1L−DL」は1ライン遅延部を示し、「2L−DL」は2ライン遅延部を示し、「1D−DL」は1画素遅延部を示し、「2D−DL」は2画素遅延部を示す。「4D−DL」は4画素遅延部を示す。
The
In FIG. 8, “1L-DL” indicates a 1-line delay unit, “2L-DL” indicates a 2-line delay unit, “1D-DL” indicates a 1-pixel delay unit, and “2D-DL” indicates 2 A pixel delay part is shown. “4D-DL” indicates a 4-pixel delay unit.
画素抽出部21は、2ライン遅延部511、512と、1ライン遅延部522〜525と、4画素遅延部530、531と、2画素遅延部532〜537と、1画素遅延部542〜545、547〜550、552〜555、557〜560、562〜565とを図示のように接続して構成されており、撮像信号Pcを互いに異なる時間遅延させて、互いに近傍に位置する画素の信号を出力する。
The
画素抽出部21から出力される信号のうち、遅延部553から出力される信号が注目画素P33(図2)の信号として用いられる。遅延部553からの信号を注目画素P33(図2)の信号とすると、このとき入力端子601に入力される撮像信号Pcは、画素PRB(図2)の信号であり、注目画素P33とその周辺の画素P11〜P55、PL3、P3T、P3B、PR1〜PR5の画素値(画素値を表す画素信号)が同時に出力される。
Of the signals output from the
以下では、各画素と、当該画素の画素値及び画素信号を同じ符号で表す。例えば、画素P33の画素値及び画素信号をも符号P33で表す。 Hereinafter, each pixel, the pixel value of the pixel, and the pixel signal are represented by the same symbol. For example, the pixel value and pixel signal of the pixel P33 are also denoted by reference numeral P33.
以下、画素抽出部21の各遅延部による処理を詳しく説明する。
画素信号PRBは、2ライン遅延部511、1ライン遅延部522〜525、2ライン遅延部512で順次遅延されて、画素信号PRBに対して、それぞれ2、3、4、5、6、8ライン遅延した画素信号PR5、PR4、PR3、PR2、PR1、PRTが出力される。
画素信号PRBはまた、4画素遅延部530で遅延されて、画素信号P3Bとして出力される。
Hereinafter, processing by each delay unit of the
The pixel signal PRB is sequentially delayed by a two-
The pixel signal PRB is also delayed by the 4-
2ライン遅延部511から出力された画素信号PR5は、2画素遅延部532で2画素遅延され、さらに、1画素遅延部542〜545で順次1画素遅延されて、画素信号PR5に対してそれぞれ2、3、4、5、6画素遅延した画素信号P55、P45、P35、P25、P15が出力される。
1ライン遅延部522から出力された画素信号PR4は、2画素遅延部533で2画素遅延され、さらに、1画素遅延部547〜550で順次1画素遅延されて、画素信号PR4に対してそれぞれ2、3、4、5、6画素遅延した画素信号P54、P44、P34、P24、P14が出力される。
1ライン遅延部523から出力された画素信号PR3は、2画素遅延部534で2画素遅延され、さらに、1画素遅延部552〜555で順次1画素遅延され、さらに、2画素遅延部535で2画素遅延されて、画素信号PR3に対してそれぞれ2、3、4、5、6、8画素遅延した画素信号P53、P43、P33、P23、P13、PL3が出力される。
The pixel signal PR5 output from the two-
The pixel signal PR4 output from the one-
The pixel signal PR3 output from the 1-
1ライン遅延部524から出力された画素信号PR2は、2画素遅延部536で2画素遅延され、さらに、1画素遅延部557〜560で順次1画素遅延されて、画素信号PR2に対してそれぞれ2、3、4、5、6画素遅延した画素信号P52、P42、P32、P22、P12が出力される。
1ライン遅延部525から出力された画素信号PR1は、2画素遅延部537で2画素遅延され、さらに、1画素遅延部562〜565で順次1画素遅延されて、画素信号PR1に対してそれぞれ2、3、4、5、6画素遅延した画素信号P51、P41、P31、P21、P11が出力される。
2ライン遅延部512から出力された画素信号PRTは、4画素遅延部531で遅延されて画素信号P3Tとして出力される。
The pixel signal PR2 output from the one-
The pixel signal PR1 output from the one-
The pixel signal PRT output from the 2-
画素信号P55〜P11、P3B、PR3、PL3、P3Tは、それぞれ図2の画素P55〜P11、P3B、PR3、PL3、P3Tの画素値を表すものであり、画素信号PRBが入力されたタイミングで、画素抽出部21から同時に出力され、領域選択部22及び選択加算部23に供給される。
The pixel signals P55 to P11, P3B, PR3, PL3, and P3T represent the pixel values of the pixels P55 to P11, P3B, PR3, PL3, and P3T in FIG. Simultaneously output from the
領域選択部22は、例えば図9に示されるように、画素選択部570と、変化幅算出部571〜582と、最小値算出部585と、画素指定部587とを有する。
For example, as illustrated in FIG. 9, the
図1の同期信号発生部11から出力された水平同期信号HD及び垂直同期信号VDは、画素選択部570、最小値算出部585、及び画素指定部587に供給される。
The horizontal synchronization signal HD and the vertical synchronization signal VD output from the synchronization
画素選択部570は水平同期信号HDと垂直同期信号VDに基づいて注目画素P33の画素位置を判断して、注目画素の色フィルタ配列上の画素位置を特定する。画素選択部570は、注目画素が、R画素、G画素及びB画素のいずれであるかをも特定する。
そして、画素抽出部21から供給された画素信号P55〜P11、P3B、PR3、PL3、P3Tを受け、注目画素とその周辺の画素から成る組合せ(乃至画素領域)を複数個生成する。各注目画素についてそのような組合せは複数個生成される。
The
Then, the pixel signals P55 to P11, P3B, PR3, PL3, and P3T supplied from the
選択加算部23における画素加算に用いられる画素として、注目画素と相関の高い画素を正しく選択できれば、画素加算後の画像の解像度劣化を小さくすることができる。そこで、領域選択部22では上記のように注目画素とその周辺の画素との組合せを複数個、異なるパターンのものを用意乃至形成し、各組合せについて相関の高さを求め、選択加算部23で、最も相関の高い組合せに属する画素を用いて画素加算を行う。
If a pixel having a high correlation with the target pixel can be correctly selected as a pixel used for pixel addition in the selection /
各組合せについて、相関の高さは、各組合せに属する画素の画素値のうちの最大値(最大画素値)と最小値(最小画素値)の差で与えられる画素値の変化幅に基づいて評価される。即ち、上記の変化幅が最も小さい組合せが最も相関の高い組合せとして選択される。 For each combination, the level of correlation is evaluated based on the change width of the pixel value given by the difference between the maximum value (maximum pixel value) and the minimum value (minimum pixel value) among the pixel values of the pixels belonging to each combination. Is done. That is, the combination having the smallest change width is selected as the combination having the highest correlation.
図2の画素空間配置で注目画素がG画素の時の4画素加算を行う場合の4個の画素の組合せのパターンを図10(a)から図12(d)に示す。G画素の4画素加算の場合は、12個の組合せのパターンのうちの最も相関の高い組合せのパターンを求める。 FIG. 10A to FIG. 12D show patterns of combinations of four pixels when performing four-pixel addition when the pixel of interest is a G pixel in the pixel space arrangement of FIG. In the case of four-pixel addition of G pixels, a combination pattern having the highest correlation among twelve combination patterns is obtained.
図10(a)は、注目画素とその上側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の2ライン前の画素G31、注目画素の1ライン前の1画素前の画素G22、及び注目画素の1ライン前の1画素後の画素G42で構成される上側ブロックパターンの組合せGP1を示す。 FIG. 10A illustrates the target pixel and its surrounding pixels, that is, the target pixel G33, the pixel G31 two lines before the target pixel, the pixel G22 one pixel before the target pixel, and the target pixel. The combination GP1 of the upper block pattern constituted by the pixel G42 after one pixel before one line is shown.
図10(b)は、注目画素とその右側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の2画素後の画素G53、注目画素の1ライン前の1画素後の画素G42、及び注目画素の1ライン後の1画素後の画素G44で構成される右側ブロックパターンの組合せGP2を示す。 FIG. 10B shows the target pixel and its peripheral pixels on the right side, that is, the target pixel G33, the pixel G53 two pixels after the target pixel, the pixel G42 one pixel before the target pixel one line, and the target pixel A combination GP2 of the right block pattern constituted by the pixel G44 one pixel after one line is shown.
図10(c)は、注目画素とその左側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の2画素前の画素G13、注目画素の1ライン前の1画素前の画素G22、及び注目画素の1ライン後の1画素前の画素G24で構成される左側ブロックパターンの組合せGP3を示す。 FIG. 10C shows the target pixel and its peripheral pixels, that is, the target pixel G33, the pixel G13 two pixels before the target pixel, the pixel G22 one pixel before the target pixel, and the target pixel. A combination GP3 of the left block pattern constituted by the pixel G24 one pixel before one line is shown.
図10(d)は、注目画素とその下側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の2ライン後の画素G35、注目画素の1ライン後の1画素前の画素G24、及び注目画素の1ライン後の1画素後の画素G44で構成される下側ブロックパターンの組合せGP4を示す。 FIG. 10D shows the target pixel and its lower peripheral pixels, that is, the target pixel G33, the pixel G35 two lines after the target pixel, the pixel G24 one pixel before the target pixel one line, and the target pixel. A combination GP4 of the lower block pattern constituted by the pixel G44 after one pixel after the first line is shown.
図11(a)は、注目画素とその上側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の4ライン前の画素G3T、注目画素の2ライン前の画素G31、及び注目画素の2ライン後の画素G35で構成される上側縦ラインパターンの組合せGP5を示す。 FIG. 11A shows the target pixel and the surrounding pixels above it, that is, the target pixel G33, the pixel G3T four lines before the target pixel, the pixel G31 two lines before the target pixel, and two lines after the target pixel. A combination GP5 of the upper vertical line pattern constituted by the pixels G35 is shown.
図11(b)は、注目画素とその下側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の4ライン後の画素G3B、注目画素の2ライン後の画素G35、及び注目画素の2ライン前の画素G31で構成される下側縦ラインパターンの組合せGP6を示す。 FIG. 11B shows the target pixel and its lower peripheral pixels, that is, the target pixel G33, the pixel G3B four lines after the target pixel, the pixel G35 two lines after the target pixel, and two lines before the target pixel. A combination GP6 of the lower vertical line pattern constituted by the pixels G31 is shown.
図11(c)は、注目画素とその左側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の4画素前の画素GL3、注目画素の2画素前の画素G13、及び注目画素の2画素後の画素G53で構成される左側横ラインパターンの組合せGP7を示す。 FIG. 11C shows the target pixel and its peripheral pixels on the left side, that is, the target pixel G33, the pixel GL3 four pixels before the target pixel, the pixel G13 two pixels before the target pixel, and two pixels after the target pixel. A left side line pattern combination GP7 composed of pixels G53 is shown.
図11(d)は、注目画素とその右側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の4画素後の画素GR3、注目画素の2画素後の画素G53、及び注目画素の2画素前の画素G13で構成される右側横ラインパターンの組合せGP8を示す。 FIG. 11D shows the target pixel and its neighboring pixels on the right side, that is, the target pixel G33, the pixel GR3 four pixels after the target pixel, the pixel G53 two pixels after the target pixel, and two pixels before the target pixel. A right side line pattern combination GP8 composed of pixels G13 is shown.
図12(a)は、注目画素とその左上側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の2ライン前の2画素前の画素G11、注目画素の1ライン前の1画素前の画素G22、及び注目画素の1ライン後の1画素後の画素G44で構成される左上側斜めラインパターンの組合せGP9を示す。 FIG. 12A shows the target pixel and its upper left peripheral pixel, that is, the target pixel G33, the pixel G11 two pixels before the target pixel two lines before, and the pixel G22 one pixel before the target pixel one line before , And a combination GP9 of the upper left diagonal line pattern constituted by the pixel G44 one pixel after the one line after the target pixel.
図12(b)は、注目画素とその右下側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の2ライン後の2画素後の画素G55、注目画素の1ライン後の1画素後の画素G44、及び注目画素の1ライン前の1画素前の画素及びG22で構成される右下側斜めラインパターンの組合せGP10を示す。 FIG. 12B shows the target pixel and its lower right peripheral pixels, that is, the target pixel G33, the pixel G55 two pixels after the second line of the target pixel, and the pixel one pixel after the first line of the target pixel. A combination GP10 of the lower right diagonal line pattern composed of G44, the pixel one pixel before the target pixel and G22, and G22 is shown.
図12(c)は、注目画素とその右上側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の2ライン前の2画素後の画素G51、注目画素の1ライン前の1画素後の画素G42、及び注目画素の1ライン後の1画素前の画素G24で構成される右上側斜めラインパターンの組合せGP11を示す。 FIG. 12C shows the target pixel and its peripheral pixels on the upper right side, that is, the target pixel G33, the pixel G51 two pixels before the target pixel two lines before, and the pixel G42 one pixel after the target pixel one line before , And a combination GP11 of the diagonal line pattern on the upper right side constituted by the pixel G24 one pixel before and one pixel after the target pixel.
図12(d)は、注目画素とその左下側の周辺画素、即ち、注目画素G33、注目画素の2ライン後の2画素前の画素G15、注目画素の1ライン後の1画素前の画素G24、及び注目画素の1ライン前の1画素後の画素G42で構成される左下側斜めラインパターンの組合せGP12を示す。 FIG. 12D shows the target pixel and the lower left peripheral pixel, that is, the target pixel G33, the pixel G15 two pixels before the two lines after the target pixel, and the pixel G24 one pixel before the one line after the target pixel. , And a combination GP12 of a diagonal line pattern on the lower left side composed of a pixel G42 one pixel before and one pixel before the target pixel.
画素選択部570は、上記の組合せGP1〜GP12をそれぞれ第1乃至第12の組合せAP1〜AP12とし、これらを構成する画素の画素値をそれぞれ第1乃至第12の変化幅算出部571〜582へ供給する。
The
図2の画素空間配置で注目画素がR画素の時の4画素加算を行う場合の4個の画素の組合せのパターンを図13(a)〜(d)に示す。R画素の4画素加算の場合は、4個の組合せのパターンのうちの最も相関の高い組合せのパターンを求める。 FIGS. 13A to 13D show combinations of four pixels when four-pixel addition is performed when the pixel of interest is an R pixel in the pixel space arrangement of FIG. In the case of 4-pixel addition of R pixels, a combination pattern having the highest correlation among the four combination patterns is obtained.
図13(a)は、注目画素とその左上側の周辺画素、即ち、注目画素R33、注目画素の2ライン前の画素R31、注目画素の2ライン前の2画素前の画素R11、及び注目画素の2画素前の画素R13で構成される左上側ブロックパターンの組合せRP1を示す。 FIG. 13A shows the target pixel and its upper left peripheral pixel, that is, the target pixel R33, the pixel R31 two lines before the target pixel, the pixel R11 two pixels before the target pixel two lines, and the target pixel. This shows a combination RP1 of the upper left block pattern composed of the pixel R13 two pixels before.
図13(b)は、注目画素とその右上側の周辺画素、即ち、注目画素R33、注目画素の2ライン前の画素R31、注目画素の2ライン前の2画素後の画素R51、及び注目画素の2画素後の画素R53で構成される右上側ブロックパターンの組合せRP2を示す。 FIG. 13B shows the target pixel and its peripheral pixels on the upper right side, that is, the target pixel R33, the pixel R31 two lines before the target pixel, the pixel R51 two pixels after the two lines before the target pixel, and the target pixel. The combination RP2 of the upper right side block pattern composed of the pixel R53 after the second pixel is shown.
図13(c)は、注目画素とその左下側の周辺画素、即ち、注目画素R33、注目画素の2画素前の画素R13、注目画素の2ライン後の画素R35、及び注目画素の2ライン後の2画素前の画素R15で構成される左下側ブロックパターンの組合せRP3を示す。 FIG. 13C shows the target pixel and its lower left peripheral pixels, that is, the target pixel R33, the pixel R13 two pixels before the target pixel, the pixel R35 two lines after the target pixel, and two lines after the target pixel. A combination RP3 of the lower left block pattern constituted by the pixel R15 two pixels before is shown.
図13(d)は、注目画素とその右下側の周辺画素、即ち、注目画素R33、注目画素の2画素後の画素R53、注目画素の2ライン後の画素R35、及び注目画素の2ライン後の2画素後の画素R55で構成される右下側ブロックパターンの組合せRP4を示す。 FIG. 13D shows the target pixel and its lower right peripheral pixels, that is, the target pixel R33, a pixel R53 two pixels after the target pixel, a pixel R35 two lines after the target pixel, and two lines of the target pixel. A combination RP4 of the lower right block pattern constituted by the pixel R55 after the subsequent two pixels is shown.
画素選択部570は、上記の組合せPR1〜PR4をそれぞれ第1乃至第4の組合せAP1〜AP4とし、これらを構成する画素の画素値をそれぞれ第1乃至第4の変化幅算出部571〜574へ供給する。
The
図2の画素空間配置で注目画素がB画素の時の4画素加算を行う場合の4個の画素の組合せのパターンを図14(a)〜(d)に示す。B画素の4画素加算の場合は、4個の組合せのパターンのうちの最も相関の高い組合せのパターンを求める。 FIGS. 14A to 14D show patterns of combinations of four pixels when four-pixel addition is performed when the pixel of interest is a B pixel in the pixel space arrangement of FIG. In the case of four-pixel addition of B pixels, a combination pattern having the highest correlation among the four combination patterns is obtained.
図14(a)は、注目画素とその左上側の周辺画素、即ち、注目画素B33、注目画素の2ライン前の画素B31、注目画素の2ライン前の2画素前の画素B11、及び注目画素の2画素前の画素B13で構成される左上側ブロックパターンの組合せBP1を示す。 FIG. 14A shows the target pixel and its upper left peripheral pixel, that is, the target pixel B33, the pixel B31 two lines before the target pixel, the pixel B11 two pixels before the second line of the target pixel, and the target pixel. A combination BP1 of the upper left block pattern constituted by the pixel B13 two pixels before is shown.
図14(b)は、注目画素とその右上側の周辺画素、即ち、注目画素B33、注目画素の2ライン前の画素B31、注目画素の2ライン前の2画素後の画素B51、及び注目画素の2画素後の画素B53で構成される右上側ブロックパターンの組合せBP2を示す。 FIG. 14B shows the target pixel and its peripheral pixels on the upper right side, that is, the target pixel B33, the pixel B31 two lines before the target pixel, the pixel B51 two pixels before the second line of the target pixel, and the target pixel. The combination BP2 of the upper right side block pattern constituted by the pixel B53 after two pixels is shown.
図14(c)は、注目画素とその左下側の周辺画素、即ち、注目画素B33、注目画素の2画素前の画素B13、注目画素の2ライン後の画素B35、及び注目画素の2ライン後の2画素前の画素B15で構成される左下側ブロックパターンの組合せBP3を示す。 FIG. 14C shows the target pixel and the lower left peripheral pixel, that is, the target pixel B33, the pixel B13 two pixels before the target pixel, the pixel B35 two lines after the target pixel, and two lines after the target pixel. This shows a combination BP3 of the lower left block pattern composed of the pixel B15 two pixels before.
図14(d)は、注目画素とその右下側の周辺画素、即ち、注目画素B33、注目画素の2画素後の画素B53、注目画素の2ライン後の画素B35、及び注目画素の2ライン後の2画素後の画素B55で構成される右下側ブロックパターンの組合せBP4を示す。 FIG. 14D shows the target pixel and its lower right peripheral pixels, that is, the target pixel B33, a pixel B53 two pixels after the target pixel, a pixel B35 two lines after the target pixel, and two lines of the target pixel. A combination BP4 of the lower right block pattern constituted by the pixel B55 after the subsequent two pixels is shown.
画素選択部570は、上記の組合せPB1〜PB4をそれぞれ第1乃至第4の組合せAP1〜AP4とし、これらを構成する画素の画素値をそれぞれ第1乃至第4の変化幅算出部571〜574へ供給する。
The
以上のように、注目画素がG画素である場合に用意される画素の組合せ、組合せを構成する領域の形状によってブロック状(菱形状)のものと、ライン状(帯状)とに分けられ、ブロック状のものについては、上記領域の中心が、注目画素に対して上側、右側、左側、下側のいずれにあるかによって分けられ、ライン状のものについては、上記領域の中心が、注目画素に対して上側、下側、左側、右側、斜め左上側、斜め右下側、斜め右上側、斜め左下側のいずれであるかによって分けられる。 As described above, the pixel combination prepared when the target pixel is a G pixel, and the shape of the region constituting the combination are divided into a block shape (diamond shape) and a line shape (band shape), and the block Is divided according to whether the center of the region is on the upper side, right side, left side, or lower side with respect to the pixel of interest, and for the line shape, the center of the region is the pixel of interest. On the other hand, it is classified according to which of the upper side, the lower side, the left side, the right side, the diagonal left upper side, the diagonal lower right side, the diagonal upper right side, and the diagonal lower left side.
従って、加算画素パターン符号PATとしては、選択された組合せが図10(a)〜図12(d)のいずれであるか、即ち、注目画素及びその周辺に位置する画素から成る領域の形状、即ち、ブロック状(菱形状)であるか、又はライン状(帯状)のものであるか、並びに、領域の中心の、指定された画素に対する相対的位置乃至方位、即ち、ブロック状のものについては、上、右、左、下のいずれの側であるか、ライン状のものについては、上、右、左、下、斜め左上、斜め右上、斜め左下、斜め右上のいずれの側であるかを示すものが用いられる。 Therefore, as the added pixel pattern code PAT, the selected combination is any one of FIG. 10A to FIG. 12D, that is, the shape of the region composed of the pixel of interest and the pixels located in the vicinity thereof, , Whether it is block-shaped (diamond-shaped) or line-shaped (band-shaped), and the relative position or orientation of the center of the region with respect to the designated pixel, ie, block-shaped Indicates the side of the top, right, left, or bottom, and for a line type, indicates the top, right, left, bottom, diagonal upper left, diagonal upper right, diagonal lower left, or diagonal upper right side Things are used.
これに対して、注目画素がR画素又はB画素である場合に用意される画素の組合せは、組合せを構成する領域の形状がすべてブロック状のものであり、上記領域の中心が、注目画素に対して左斜め上側、右斜め上側、左斜め下側、右斜め下側のいずれにあるかによって分けられる。 On the other hand, in the combination of pixels prepared when the target pixel is an R pixel or a B pixel, the shapes of the regions constituting the combination are all block-shaped, and the center of the region is the target pixel. On the other hand, they are classified according to whether they are on the upper left side, the upper right side, the lower left side, or the lower right side.
従って、加算画素パターン符号PATとしては、選択された組合せが図13(a)〜(d)又は図14(a)〜(d)のいずれであるか、即ち、注目画素及びその周辺に位置する画素から成る領域の中心の、指定された画素に対する相対的位置乃至方位、即ち、斜め左上、斜め右上、斜め左下、斜め右下のいずれの側であるかを示すものが用いられる。 Therefore, as the added pixel pattern code PAT, the selected combination is any one of FIGS. 13A to 13D or FIGS. 14A to 14D, that is, the pixel of interest and the periphery thereof. A relative position or azimuth of the center of a region made up of pixels with respect to a designated pixel, that is, one that indicates which side is diagonally upper left, diagonally upper right, diagonally lower left, or diagonally lower right is used.
しかしながら、本発明は上記の例に限定されない。即ち、注目画素及びその周辺の画素から成る領域の形状、及び、該領域の中心の、注目画素に対する方位は、図10(a)〜図14(d)に示すもの以外のものであっても良い。いずれにしても、加算画素パターン符号PATは注目画素及びその周辺の画素から成る領域の、注目画素に対する相対的位置乃至方位を示すものであれば良い。 However, the present invention is not limited to the above example. That is, the shape of the region composed of the pixel of interest and its surrounding pixels, and the orientation of the center of the region with respect to the pixel of interest may be other than those shown in FIGS. 10 (a) to 14 (d). good. In any case, the added pixel pattern code PAT only needs to indicate the relative position or orientation of the region of the pixel of interest and its surrounding pixels with respect to the pixel of interest.
第1乃至第12の変化幅算出部571〜582は、各々、入力された第1乃至第12の組合せAP1〜AP12について最大画素値と最小画素値の差を変化幅として算出する。
即ち、変化幅算出部571〜582は、入力される4画素の画素値同士を比較して、最大画素値と最小画素値を求める。次に最大画素値と最小画素値の差分を求め当該組合せ(画素領域)の変化幅として最小値算出部585へ供給する。
The first to twelfth change
That is, the change
注目画素がG画素の場合、
変化幅算出部571は、第1の組合せAP1として入力された上側ブロックパターンGP1の組合せの変化幅を算出し、第1の変化幅WP1として出力し、
変化幅算出部572は、第2の組合せAP2として入力された右側ブロックパターンGP2の組合せの変化幅を算出し、第2の変化幅WP2として出力し、
変化幅算出部573は、第3の組合せAP3として入力された左側ブロックパターンGP3の組合せの変化幅を算出し、第3の変化幅WP3として出力し、
変化幅算出部574は、第4の組合せAP4として入力された下側ブロックパターンGP4の組合せの変化幅を算出し、第4の変化幅WP4として出力し、
変化幅算出部575は、第5の組合せAP5として入力された上側縦ラインパターンGP5の組合せの変化幅を算出し、第5の変化幅WP5として出力し、
変化幅算出部576は、第6の組合せAP6として入力された下側縦ラインパターンGP6の組合せの変化幅を算出し、第6の変化幅WP6として出力し、
変化幅算出部577は、第7の組合せAP7として入力された左側横ラインパターンGP7の組合せの変化幅を算出し、第7の変化幅WP7として出力し、
変化幅算出部578は、第8の組合せAP8として入力された右側横ラインパターンGP8の組合せの変化幅を算出し、第8の変化幅WP8として出力し、
変化幅算出部579は、第9の組合せAP9として入力された左上側斜めラインパターンGP9の組合せの変化幅を算出し、第9の変化幅WP9として出力し、
変化幅算出部580は、第10の組合せAP10として入力された右下側斜めラインパターンGP10の変化幅を算出し、第10の変化幅WP10として出力し、
変化幅算出部581は、第11の組合せAP11として入力された右上側斜めラインパターンGP11の組合せの変化幅を算出し、第11の変化幅WP11として出力し、
変化幅算出部582は、第12の組合せAP12として入力された左下側斜めラインパターンGP12の組合せの変化幅を算出し、第12の変化幅WP12として出力する。
When the target pixel is a G pixel,
The change
The change
The change
The change
The change
The change
The change
The change
The change
The change
The change
The change
注目画素がR画素或いはB画素の場合、
変化幅算出部571は、第1の組合せAP1として入力された左上側ブロックパターンRP1或いはBP1の組合せの変化幅を算出し、第1の変化幅WP1として出力し、
変化幅算出部572は、第2の組合せAP2として入力された右上側ブロックパターンRP2或いはBP2の組合せの変化幅を算出し、第2の変化幅WP2として出力し、
変化幅算出部573は、第3の組合せAP3として入力された左下側ブロックパターンRP3或いはBP3の組合せの変化幅を算出し、第3の変化幅WP3として出力し、
変化幅算出部574は、第4の組合せAP4として入力された右下側ブロックパターンRP4或いはBP4の組合せの変化幅を算出し、第4の変化幅WP4として出力する。
変化幅算出部575〜582は変化幅算出の動作を行わない。
When the target pixel is an R pixel or a B pixel,
The change
The change
The change
The change
The change
最小値算出部585の注目画素がG画素の場合の動作について説明する。
最小値算出部585は、変化幅算出部571〜582から出力される第1乃至第12の変化幅WP1〜WP12を受け、そのうちの最小のものを求め、変化幅が最小の組合せのパターン(加算画素パターン)を示す情報(加算画素パターン符号)PATを画素指定部587及び信号結合部24へ通知する。
画素指定部587は、最小値算出部585から通知された加算画素パターン符号PATで特定される組合せを構成する画素の画素位置を示す情報(加算画素位置情報)POSを選択加算部23へ供給する。
An operation when the target pixel of the minimum
The minimum
The
上側ブロックパターンGP1の組合せの変化幅が最小の場合は、画素G31、G22、G42、G33の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
右側ブロックパターンGP2の組合せの変化幅が最小の場合は、画素G42、G33、G53、G44の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
左側ブロックパターンGP3の組合せの変化幅が最小の場合は、画素G22、G13、G33、G24の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
下側ブロックパターンGP4の組合せの変化幅が最小の場合は、画素G33、G24、G44、G35の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
When the change width of the combination of the upper block pattern GP1 is the smallest, the position information POS of the pixels G31, G22, G42, and G33 is supplied to the
When the change width of the combination of the right block pattern GP2 is the smallest, the position information POS of the pixels G42, G33, G53, and G44 is supplied to the
When the change width of the combination of the left block pattern GP3 is the smallest, the position information POS of the pixels G22, G13, G33, and G24 is supplied to the
When the change width of the combination of the lower block pattern GP4 is the smallest, the position information POS of the pixels G33, G24, G44, and G35 is supplied to the
上側縦ラインパターンGP5の組合せの変化幅が最小の場合は、画素G3T、G31、G33、G35の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
下側縦ラインパターンGP6の組合せの変化幅が最小の場合は、画素G31、G33、G35、G3Bの位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
左側横ラインパターンGP7の組合せの変化幅が最小の場合は、画素GL3、G13、G33、G53の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
右側横ラインパターンGP8の組合せの変化幅が最小の場合は、画素G13、G33、G53、GR3の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
When the change width of the combination of the upper vertical line pattern GP5 is the smallest, the position information POS of the pixels G3T, G31, G33, and G35 is supplied to the
When the change width of the combination of the lower vertical line pattern GP6 is the smallest, the position information POS of the pixels G31, G33, G35, and G3B is supplied to the
When the change width of the combination of the left lateral line pattern GP7 is the smallest, the position information POS of the pixels GL3, G13, G33, and G53 is supplied to the
When the change width of the combination of the right lateral line pattern GP8 is the smallest, the position information POS of the pixels G13, G33, G53, and GR3 is supplied to the
左上側斜めラインパターンGP9の組合せの変化幅が最小の場合は、画素G11、G22、G33、G44の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
右下側斜めラインパターンGP10の組合せの変化幅が最小の場合は、画素G22、G33、G44、G55の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
右上側斜めラインパターンGP11の組合せの変化幅が最小の場合は、画素G51、G42、G33、G24の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
左下側斜めラインパターンGP12の組合せの変化幅が最小の場合は、画素G42、G33、G24、G15の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
When the change width of the combination of the upper left diagonal line pattern GP9 is the smallest, the position information POS of the pixels G11, G22, G33, and G44 is supplied to the
When the change width of the combination of the lower right diagonal line pattern GP10 is the smallest, the position information POS of the pixels G22, G33, G44, and G55 is supplied to the
When the change width of the combination of the upper right side oblique line pattern GP11 is the smallest, the position information POS of the pixels G51, G42, G33, and G24 is supplied to the
When the change width of the combination of the lower left oblique line pattern GP12 is the smallest, the position information POS of the pixels G42, G33, G24, and G15 is supplied to the
このような処理により、最小値算出部585と画素指定部587とで構成される相関領域検出部590は、変化幅算出部571〜582から出力される第1乃至第12の変化幅WP1〜WP12を受け、変化幅が最小の組合せを構成する画素から成る画素領域を、最も相関の高い画素領域と判定し、該領域の位置(該領域を構成する画素の位置)を示す情報(加算画素位置情報)POSを選択加算部23へ供給するとともに、上記最小の組合せのパターン(類型)を示す情報(該最小の組合せが図10(a)〜図12(d)のいずれのパターンのものであるか示す情報)を加算画素パターン符号PATとして信号結合部24へ供給する。
By such processing, the correlation
最小値算出部585の注目画素がR画素の場合の動作について説明する。
最小値算出部585は、変化幅算出部571〜574から出力される第1乃至第4の変化幅WP1〜WP4を受け、そのうちの最小のものを求め、変化幅が最小の組合せのパターン(加算画素パターン)を示す情報(加算画素パターン符号)PATを画素指定部587及び信号結合部24へ通知する。
画素指定部587は、最小値算出部585から通知された加算画素パターン符号PATで特定される組合せを構成する画素の画素位置を示す情報(加算画素位置情報)POSを選択加算部23へ供給する。
An operation when the target pixel of the minimum
The minimum
The
左上側ブロックパターンRP1の組合せの変化幅が最小の場合は、画素R11、R31、R13、R33の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
右上側ブロックパターンRP2の組合せの変化幅が最小の場合は、画素R31、R51、R33、R53の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
左下側ブロックパターンRP3の組合せの変化幅が最小の場合は、画素R13、R33、R15、R35の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
右下側ブロックパターンRP4の組合せの変化幅が最小の場合は、画素R33、R53、R35、R55の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
When the change width of the combination of the upper left block pattern RP1 is the smallest, the position information POS of the pixels R11, R31, R13, and R33 is supplied to the
When the change width of the combination of the upper right block pattern RP2 is the smallest, the position information POS of the pixels R31, R51, R33, and R53 is supplied to the
When the change width of the combination of the lower left block pattern RP3 is the smallest, the position information POS of the pixels R13, R33, R15, and R35 is supplied to the
When the change width of the combination of the lower right block pattern RP4 is the smallest, the position information POS of the pixels R33, R53, R35, and R55 is supplied to the
このような処理により、相関領域検出部590は、変化幅算出部571〜574から出力される第1乃至第4の変化幅WP1〜WP4を受け、変化幅が最小の組合せを構成する画素から成る画素領域を、最も相関の高い画素領域と判定し、該領域の位置(該領域を構成する画素の位置)を示す情報(加算画素位置情報)POSを選択加算部23へ供給するとともに、上記最小の組合せのパターン(類型)を示す情報(該最小の組合せが図13(a)〜図13(d)のいずれのパターンのものであるか示す情報)を加算画素パターン符号PATとして信号結合部24へ供給する。
By such processing, the correlation
最小値算出部585の注目画素がB画素の場合の動作について説明する。
最小値算出部585は、変化幅算出部571〜574から出力される第1乃至第4の変化幅WP1〜WP4を受け、そのうちの最小のものを求め、変化幅が最小の組合せのパターン(加算画素パターン)を示す情報(加算画素パターン符号)PATを画素指定部587及び信号結合部24へ通知する。
画素指定部587は、最小値算出部585から通知された加算画素パターン符号PATで特定される組合せを構成する画素の画素位置を示す情報(加算画素位置情報)POSを選択加算部23へ供給する。
An operation when the target pixel of the minimum
The minimum
The
左上側ブロックパターンBP1の組合せの変化幅が最小の場合は、画素B11、B31、B13、B33の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
右上側ブロックパターンBP2の組合せの変化幅が最小の場合は、画素B31、B51、B33、B53の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
左下側ブロックパターンBP3の組合せの変化幅が最小の場合は、画素B13、B33、B15、B35の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
右下側ブロックパターンBP4の組合せの変化幅が最小の場合は、画素B33、B53、B35、B55の位置情報POSが選択加算部23へ供給される。
When the change width of the combination of the upper left block pattern BP1 is the smallest, the position information POS of the pixels B11, B31, B13, and B33 is supplied to the
When the change width of the combination of the upper right block pattern BP2 is the smallest, the position information POS of the pixels B31, B51, B33, and B53 is supplied to the
When the change width of the combination of the lower left block pattern BP3 is the smallest, the position information POS of the pixels B13, B33, B15, and B35 is supplied to the
When the change width of the combination of the lower right block pattern BP4 is the smallest, the position information POS of the pixels B33, B53, B35, and B55 is supplied to the
このような処理により、相関領域検出部590は、変化幅算出部571〜574から出力される第1乃至第4の変化幅WP1〜WP4を受け、変化幅が最小の組合せを構成する画素から成る画素領域を、最も相関の高い画素領域と判定し、該領域の位置(該領域を構成する画素の位置)を示す情報(加算画素位置情報)POSを選択加算部23へ供給するとともに、上記最小の組合せのパターン(類型)を示す情報(該最小の組合せが図14(a)〜図14(d)のいずれのパターンのものであるか示す情報)を加算画素パターン符号PATとして信号結合部24へ供給する。
By such processing, the correlation
以上のように、G画素の場合は12個の組合せから、R画素、B画素の場合は4個の組合せから、最も相関の高い組合せを求めるように構成したので画素加算に用いられる画素として、注目画素と相関の高い画素を正しく選択することができ、画素加算後の画像の解像度劣化を小さくすることができる。 As described above, since a configuration having the highest correlation is obtained from 12 combinations in the case of G pixels, and from 4 combinations in the case of R pixels and B pixels, as pixels used for pixel addition, A pixel having a high correlation with the target pixel can be correctly selected, and resolution degradation of the image after pixel addition can be reduced.
なお、上記のように、同じ画素選択部570、変化幅算出部571〜582、及び最小値算出部585に、G画素を注目画素とする場合と、R画素又はB画素を注目画素とする場合とで異なる動作をさせる、或いはR画素又はB画素を注目画素とする場合に、出力された画素の一部を用いないこととする代わりに、G画素を注目画素とする場合の同じ画素選択部、変化幅算出部、及び最小値算出部と、R画素又はB画素を注目画素とする場合の画素選択部、変化幅算出部、及び最小値算出部とを別個に設けても良い。
As described above, when the G pixel is the target pixel and the R pixel or the B pixel is the target pixel in the same
次に、図15を参照して、選択加算部23について説明する。選択加算部23は、図15に示すように、画素選択部593と、画素加算部595を有する。
Next, the
画素抽出部21で抽出された画素信号P55〜P11、P3B、PR3、PL3、P3Tは、画素選択部593に供給される。
Pixel signals P55 to P11, P3B, PR3, PL3, and P3T extracted by the
領域選択部22の画素指定部587から通知される加算画素位置情報POS、並びに図1の同期信号発生部11から出力された水平同期信号HD及び垂直同期信号VDも、画素選択部593へ供給される。
The added pixel position information POS notified from the
画素選択部593は、水平同期信号HD及び垂直同期信号VDに基づいて注目画素P33の画素位置を判断して、注目画素の色フィルタ配列上の画素位置を特定する。
画素選択部593は、注目画素が、R画素、G画素、及びB画素のいずれであるかをも特定する。そして画素指定部587からの加算画素位置情報POSに基づいて、選択領域を構成する4個の画素の画素位置をも特定する。
The
The
画素選択部593は、加算画素位置情報POSで示される画素位置にある4個の画素の画素値Ps1〜Ps4を画素加算部595へ供給する。
The
制御部12から出力される増感倍率La(La=1〜4)を示す信号は画素加算部595へ供給される。
A signal indicating the sensitization magnification La (La = 1 to 4) output from the
画素加算部595は、画素選択部593から供給された4個の画素の画素値を加算して、加算の結果得られる値Peを面内増感信号VALとして、出力端子606を介して信号結合部24へ供給する。この加算に当たり、加算前の画素値に対して加算結果が所定の増感倍率Laを有するように、加算係数(重み付け係数)が掛けられる。
例えば、4個の画素の画素値をPs1、Ps2、Ps3、Ps4、増感倍率をLaとすると、
Pe=(Ps1+Ps2+Ps3+Ps4)×La/4
で表される演算により、面内増感信号(の値)Peを求める。以下の説明で、G画素についての面内増感信号(の値)はGeで、R画素についての面内増感信号(の値)はReで、B画素についての面内増感信号(の値)はBeで示される。
The
For example, if the pixel values of four pixels are Ps1, Ps2, Ps3, Ps4 and the sensitization magnification is La,
Pe = (Ps1 + Ps2 + Ps3 + Ps4) × La / 4
The in-plane sensitization signal (value) Pe is obtained by the calculation represented by: In the following description, the in-plane sensitization signal for G pixel is Ge, the in-plane sensitization signal for R pixel is Re, and the in-plane sensitization signal for B pixel is Value) is denoted by Be.
注目画素がG画素の時の動作を説明する。
第1の組合せAP1としての上側ブロックパターンGP1の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Ge=(G31+G22+G42+G33)×La/4
第2の組合せAP2としての右側ブロックパターンGP2の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Ge=(G42+G33+G53+G44)×La/4
第3の組合せAP3としての左側ブロックパターンGP3の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Ge=(G22+G13+G33+G24)×La/4
第4の組合せAP4としての下側ブロックパターンGP4の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Ge=(G33+G24+G44+G35)×La/4
An operation when the pixel of interest is a G pixel will be described.
When the combination of the upper block pattern GP1 as the first combination AP1 is selected, the
Ge = (G31 + G22 + G42 + G33) × La / 4
When the combination of the right block pattern GP2 as the second combination AP2 is selected, the
Ge = (G42 + G33 + G53 + G44) × La / 4
When the combination of the left block pattern GP3 as the third combination AP3 is selected, the
Ge = (G22 + G13 + G33 + G24) × La / 4
When the combination of the lower block pattern GP4 as the fourth combination AP4 is selected, the
Ge = (G33 + G24 + G44 + G35) × La / 4
第5の組合せAP5としての上側縦ラインパターンGP5の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Ge=(G3T+G31+G33+G35)×La/4
第6の組合せAP6としての下側縦ラインパターンGP6の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Ge=(G31+G33+G35+G3B)×La/4
第7の組合せAP7としての左側横ラインパターンGP7の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Ge=(GL3+G13+G33+G53)×La/4
第8の組合せAP8としての右側横ラインパターンGP8の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Ge=(G13+G33+G53+GR3)×La/4
When the combination of the upper vertical line pattern GP5 as the fifth combination AP5 is selected, the
Ge = (G3T + G31 + G33 + G35) × La / 4
When the combination of the lower vertical line pattern GP6 as the sixth combination AP6 is selected, the
Ge = (G31 + G33 + G35 + G3B) × La / 4
When the combination of the left horizontal line pattern GP7 as the seventh combination AP7 is selected, the
Ge = (GL3 + G13 + G33 + G53) × La / 4
When the combination of the right lateral line pattern GP8 as the eighth combination AP8 is selected, the
Ge = (G13 + G33 + G53 + GR3) × La / 4
第9の組合せAP9としての左上側斜めラインパターンGP9の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Ge=(G11+G22+G33+G44)×La/4
第10の組合せAP10としての右下側斜めラインパターンGP10の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Ge=(G22+G33+G44+G55)×La/4
第11の組合せAP11としての右上側斜めラインパターンGP11の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Ge=(G51+G42+G33+G24)×La/4
第12の組合せAP12としての左下側斜めラインパターンGP12の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
G=(G42+G33+G24+G15)×La/4
When the combination of the upper left diagonal line pattern GP9 as the ninth combination AP9 is selected, the
Ge = (G11 + G22 + G33 + G44) × La / 4
When the combination of the lower right diagonal line pattern GP10 as the tenth combination AP10 is selected, the
Ge = (G22 + G33 + G44 + G55) × La / 4
When the combination of the upper right diagonal line pattern GP11 as the eleventh combination AP11 is selected, the
Ge = (G51 + G42 + G33 + G24) × La / 4
When the combination of the lower left diagonal line pattern GP12 as the twelfth combination AP12 is selected, the
G = (G42 + G33 + G24 + G15) × La / 4
注目画素がR画素の時の動作を説明する。
第1の組合せAP1としての左上側ブロックパターンRP1の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Re=(R11+R31+R13+R33)×La/4
第2の組合せAP2としての右上側ブロックパターンRP2の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Re=(R31+R51+R33+R53)×La/4
第3の組合せAP3としての左下側ブロックパターンRP3の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Re=(R13+R33+R15+R35)×La/4
第4の組合せAP4としての右下側ブロックパターンRP4の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Re=(R33+R53+R35+R55)×La/4
An operation when the target pixel is an R pixel will be described.
When the combination of the upper left block pattern RP1 as the first combination AP1 is selected, the
Re = (R11 + R31 + R13 + R33) × La / 4
When the combination of the upper right block pattern RP2 as the second combination AP2 is selected, the
Re = (R31 + R51 + R33 + R53) × La / 4
When the combination of the lower left block pattern RP3 as the third combination AP3 is selected, the
Re = (R13 + R33 + R15 + R35) × La / 4
When the combination of the lower right block pattern RP4 as the fourth combination AP4 is selected, the
Re = (R33 + R53 + R35 + R55) × La / 4
注目画素がB画素の時の動作を説明する。
第1の組合せAP1としての左上側ブロックパターンBP1の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Be=(B11+B31+B13+B33)×La/4
第2の組合せAP2としての右上側ブロックパターンBP2の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Be=(B31+B51+B33+B53)×La/4
第3の組合せAP3としての左下側ブロックパターンBP3の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Be=(B13+B33+B15+B35)×La/4
第4の組合せAP4としての右下側ブロックパターンBP4の組合せが選択された場合、画素加算部595は、次式の演算を行う。
Be=(B33+B53+B35+B55)×La/4
An operation when the pixel of interest is a B pixel will be described.
When the combination of the upper left block pattern BP1 as the first combination AP1 is selected, the
Be = (B11 + B31 + B13 + B33) × La / 4
When the combination of the upper right side block pattern BP2 as the second combination AP2 is selected, the
Be = (B31 + B51 + B33 + B53) × La / 4
When the combination of the lower left block pattern BP3 as the third combination AP3 is selected, the
Be = (B13 + B33 + B15 + B35) × La / 4
When the combination of the lower right block pattern BP4 as the fourth combination AP4 is selected, the
Be = (B33 + B53 + B35 + B55) × La / 4
上記の例では、G画素について、画素加算を、縦、横、斜めラインパターン、ブロックパターンなど、解像度の高い被写体を含む画像を想定した組合せのパターンを使うように構成したので、相関の高い画素同士を加算に用いることができる。このため細かな模様や細かな凹凸を含む被写体を含むシーンを画素加算した場合でも、高解像度部分がぼやけることを防ぐ効果がある。 In the above example, for the G pixel, the pixel addition is configured to use a combination pattern assuming an image including a subject with high resolution, such as a vertical, horizontal, diagonal line pattern, and block pattern. They can be used for addition. For this reason, even when a pixel including a scene including a subject including a fine pattern or fine irregularities is added, there is an effect of preventing the high-resolution portion from blurring.
上記の例ではR画素とB画素については、ブロックパターンの組合せのみを用いているが、R画素とB画素の組合せとして、G画素同様に、縦、横、斜めラインパターンの組合せをも用い、これらについて相関を判定するように構成しても良い。
但し、R画素とB画素の場合は、G画素よりも加算対象の画素間の距離が長くなることから相関判定の誤判定の危険性が高まること、また回路規模が大きくなること、また人間の色の変化に対する感度が輝度よりも低いこと等を総合的に判断して組合せのパターンを決める。
In the above example, only the combination of the block pattern is used for the R pixel and the B pixel. However, as the combination of the R pixel and the B pixel, the combination of the vertical, horizontal, and diagonal line patterns is also used as in the G pixel. You may comprise so that a correlation may be determined about these.
However, in the case of the R pixel and the B pixel, since the distance between the pixels to be added is longer than that of the G pixel, the risk of erroneous determination of the correlation determination is increased, the circuit scale is increased, and the human scale is increased. The combination pattern is determined by comprehensively judging that the sensitivity to the color change is lower than the luminance.
また、上記の例では、注目画素に周辺の3画素を加算しているが、さらに多くの周辺の画素をも加算対象画素に含める組合せを用いることとしても良い。そのようにすれば、一層の高感度化を図ることができる。 In the above example, three neighboring pixels are added to the target pixel. However, a combination including more neighboring pixels in the addition target pixel may be used. By doing so, it is possible to further increase the sensitivity.
また、G画素について、上記の12の組合せのパターンのすべてを用いず、その一部のみを用いても良い。例えば、図10(a)〜(d)に示す4つのパターンのみを用いても良く、図11(a)〜(d)に示す4つのパターンのみを用いても良く、図12(a)〜(d)に示す4つのパターンのみを用いても良い。 Further, for the G pixel, not all of the above 12 combinations of patterns may be used but only a part thereof. For example, only the four patterns shown in FIGS. 10A to 10D may be used, or only the four patterns shown in FIGS. 11A to 11D may be used. Only the four patterns shown in (d) may be used.
また、R画素とB画素のベイヤ配置に対応して面内画素加算のための組合せのパターンを1種類としても良い。その場合には後述の面間画素加算において、加算画素パターン符号が一致するか否かの判定を行わずに、画素値の相関判定のみで近傍フレームの加算対象画素を選択する。 Also, one type of combination pattern for in-plane pixel addition may be used corresponding to the Bayer arrangement of R and B pixels. In this case, in the inter-plane pixel addition described later, the addition target pixel of the neighboring frame is selected only by the correlation determination of the pixel value without determining whether or not the addition pixel pattern codes match.
次に、図16を参照して、面間画素加算部30の動作を説明する。
面間画素加算部30は、図16に示されるように、画素抽出部31と、信号分離部350と、加算画素選択部35と、画素加算部39とを有する。加算画素選択部35は、第1乃至第4の画素選択部351〜354を有する。
Next, the operation of the inter-plane
As illustrated in FIG. 16, the inter-plane
面内画素加算部20から連続するフレームの各画素についての複合信号MIXが面内画素加算部20の出力端子604から順次出力され、面間画素加算部30の入力端子605を介して画素抽出部31に順次入力される。
The composite signal MIX for each pixel in the continuous frame from the in-plane
画素抽出部31は、入力端子605に入力された複合信号MIXを、互いに異なる期間遅延させて、互いに近傍に位置する、複数のフレーム内の複数の画素について複合信号MIXを同時に抽出する。この場合、複数のフレームのうちの中心に位置するものが注目フレームとして扱われ、注目フレーム内の一つの画素が注目画素として抽出され、他のフレームの各々から、注目フレームの注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する、1又は2以上の画素が抽出される。従って、上記の抽出処理は、注目フレーム内の注目画素についての複合信号MIXと、注目フレームの近傍に位置するフレーム(参照フレーム)内の1又は2以上の画素(参照画素)について複合信号MIXとを同時に抽出する処理であると言うことができる。抽出されるフレーム及び画素は順次切り替わるので、上記の処理はまた、連続するフレームを順次注目フレームとして指定し、注目フレーム内の画素を順次注目画素として指定し、注目フレームの注目画素についての複合信号MIXと、注目フレームの近傍に位置するフレーム内の参照画素についての複合信号MIXとを同時に抽出する処理であると言うこともできる。
The
以下、画素抽出部31の構成を説明するとともに、G画素を注目画素とする場合の動作を先に説明し、その後で、R画素又はB画素を注目画素とする場合の動作を説明する。
画素抽出部31は、例えば、図17及び図18に示すように構成されている。
図17及び図18で、「1F−DL」は1フレーム遅延部を示し、「1L−DL」は1ライン遅延部を示し、「1D−DL」は1画素遅延部を示し、「2D−DL」は2画素遅延部を示す。
Hereinafter, the configuration of the
The
17 and 18, “1F-DL” indicates a one-frame delay unit, “1L-DL” indicates a one-line delay unit, “1D-DL” indicates a one-pixel delay unit, and “2D-DL” "Indicates a two-pixel delay unit.
画素抽出部31は、1フレーム遅延部311〜314と、1ライン遅延部3201〜3218と、2画素遅延部3301〜3325と、1画素遅延部3401〜3408とを図示のように接続して構成されており、入力端子605に入力された複合信号MIXを互いに異なる時間遅延させて、互いに近傍に位置するフレーム内の画素についての複合信号を出力する。
出力される信号のうち、遅延部3313から出力される信号が注目フレームF2の注目画素P33(図2)についての複合信号として用いられる。遅延部3313からの信号を注目フレームF2の注目画素P33(図2)の信号とすると、このとき入力端子605に入力される複合信号MIXは、2フレーム後のフレームF0の画素P55(図2)についての複合信号MIXであり、注目フレームF2の注目画素P33についての複合信号MIXと、注目フレームF2の近傍に位置するフレームF0、F1、F3、F4内の、注目画素と同じ位置P33、及びその周辺に位置する画素P31、P22、P42、P13、P53、P24、P44、P35について複合信号MIXが同時に出力される。
F1、F3、F4はそれぞれ注目フレームF2の1フレーム後のフレーム(後フレーム)、1フレーム前のフレーム(前フレーム)、2フレーム前のフレームを表す。
The
Of the output signals, the signal output from the
F1, F3, and F4 respectively represent a frame that is one frame after the frame of interest F2 (back frame), a frame that is one frame before (frame before), and a frame that is two frames before.
フレームF0の画素P55についての複合信号MIXを区別のためMIX(F0,P55)と表すことがある。他の画素についての複合信号MIXについても同様である。面内増感信号VAL、加算画素パターン符号PAT、三次元増感信号Pfについても同様である。但し、区別の必要がないときは、単に「MIX」、「VAL」、「PAT」、「Pf」で表す。 The composite signal MIX for the pixel P55 in the frame F0 may be expressed as MIX (F0, P55) for distinction. The same applies to the composite signal MIX for other pixels. The same applies to the in-plane sensitization signal VAL, the added pixel pattern code PAT, and the three-dimensional sensitization signal Pf. However, when there is no need for distinction, they are simply represented by “MIX”, “VAL”, “PAT”, and “Pf”.
以下、画素抽出部31の各遅延部による処理を詳しく説明する。
入力端子605に入力された複合信号MIX(F0,P55)は、1フレーム遅延部311〜314で順次遅延されて、信号MIX(F1,P55)、信号MIX(F2,P55)、信号MIX(F3,P55)、信号MIX(F4,P55)となる。
Hereinafter, processing by each delay unit of the
The composite signal MIX (F0, P55) input to the
入力端子605に入力された信号MIX(F0,P55)は、2画素遅延部3301で遅延されて信号MIX(F0,P35)となる。また1ライン遅延部3201及び1画素遅延部3401で遅延されて信号MIX(F0,P44)となり、さらに2画素遅延部3302で遅延されて信号MIX(F0,P24)となる。
1ライン遅延部3201の出力は、1ライン遅延部3202で遅延されて信号MIX(F0,P53)となり、また、2画素遅延部3303で遅延されて信号MIX(F0,P33)となり、さらに2画素遅延部3304で遅延されて信号MIX(F0,P13)となる。
1ライン遅延部3202の出力は、1ライン遅延部3203及び1画素遅延部3402で遅延されて信号MIX(F0,P42)となり、さらに2画素遅延部3305で遅延されて信号MIX(F0,P22)となる。
1ライン遅延部3203の出力は、1ライン遅延部3204及び2画素遅延部3306で遅延されて信号MIX(F0,P31)となる。
The signal MIX (F0, P55) input to the
The output of the 1-
The output of the 1-
The output of the 1-
1フレーム遅延部311から出力された信号MIX(F1,P55)は、2画素遅延部3307で遅延されて信号MIX(F1,P35)となる。また1ライン遅延部3205及び1画素遅延部3403で遅延されて信号MIX(F1,P44)となり、さらに2画素遅延部3308で遅延されて信号MIX(F1,P24)となる。
1ライン遅延部3205の出力は、1ライン遅延部3206で遅延されて信号MIX(F1,P53)となり、また、2画素遅延部3309で遅延されて信号MIX(F1,P33)となり、さらに2画素遅延部3310で遅延されて信号MIX(F1,P13)となる。
1ライン遅延部3206の出力は、1ライン遅延部3207及び1画素遅延部3404で遅延されて信号MIX(F1,P42)となり、さらに2画素遅延部3311で遅延されて信号MIX(F1,P22)となる。
1ライン遅延部3207の出力は、1ライン遅延部3208及び2画素遅延部3312で遅延されて信号MIX(F1,P31)となる。
The signal MIX (F1, P55) output from the one-
The output of the 1-
The output of the 1-
The output of the 1-
1フレーム遅延部312から出力された信号MIX(F2,P55)は、1ライン遅延部3209、1ライン遅延部3210及び2画素遅延部3313で遅延されて信号MIX(F2,P33)となる。
The signal MIX (F2, P55) output from the 1-
1フレーム遅延部313から出力された信号MIX(F3,P55)は、2画素遅延部3314で遅延されて信号MIX(F3,P35)となる。また1ライン遅延部3211及び1画素遅延部3405で遅延されて信号MIX(F3,P44)となり、さらに2画素遅延部3315で遅延されて信号MIX(F3,P24)となる。
1ライン遅延部3211の出力は、1ライン遅延部3212で遅延されて信号MIX(F3,P53)となり、また、2画素遅延部3316で遅延されて信号MIX(F3,P33)となり、さらに2画素遅延部3317で遅延されて信号MIX(F3,P13)となる。
1ライン遅延部3212の出力は、1ライン遅延部3213及び1画素遅延部3406で遅延されて信号MIX(F3,P42)となり、さらに2画素遅延部3318で遅延されて信号MIX(F3,P22)となる。
1ライン遅延部3213の出力は、1ライン遅延部3214及び2画素遅延部3319で遅延されて信号MIX(F3,P31)となる。
The signal MIX (F3, P55) output from the one-
The output of the 1-
The output of the 1-
The output of the 1-
1フレーム遅延部314から出力された信号MIX(F4,P55)は、2画素遅延部3320で遅延されて信号MIX(F4,P35)となる。また1ライン遅延部3215及び1画素遅延部3407で遅延されて信号MIX(F4,P44)となり、さらに2画素遅延部3321で遅延されて信号MIX(F4,P24)となる。
1ライン遅延部3215の出力は、1ライン遅延部3216で遅延されて信号MIX(F4,P53)となり、また、2画素遅延部3322で遅延されて信号MIX(F4,P33)となり、さらに2画素遅延部3323で遅延されて信号MIX(F4,P13)となる。
1ライン遅延部3216の出力は、1ライン遅延部3217及び1画素遅延部3408で遅延されて信号MIX(F4,P42)となり、さらに2画素遅延部3324で遅延されて信号MIX(F4,P22)となる。
1ライン遅延部3217の出力は、1ライン遅延部3218及び2画素遅延部3325で遅延されて信号MIX(F4,P31)となる。
The signal MIX (F4, P55 ) output from the one-
The output of the 1-
The output of the 1-
The output of the 1-
このようにして生成された信号MIX(F0,P35)〜MIX(F4,P31)のうち、信号MIX(F0,P35)〜MIX(F0,P31)は、第1の画素選択部351に供給され、信号MIX(F1,P35)〜MIX(F1,P31)は、第2の画素選択部352に供給され、信号MIX(F3,P35)〜MIX(F3,P31)は、第3の画素選択部353に供給され、信号MIX(F4,P35)〜MIX(F4,P31)は、第4の画素選択部354に供給される。
Of the signals MIX (F0, P35) to MIX (F4, P31) generated in this way, the signals MIX (F0, P35) to MIX (F0, P31) are supplied to the first
画素抽出部31は、R画素又はB画素を注目画素として処理を行う場合には、例えば、図17及び図18に示す構成から各フレームの画素P44、P24、P42、P22の4画素、即ち、MIX(F0,P44)、MIX(F0,P24)、MIX(F0,P42)、MIX(F0,P22)、MIX(F1,P44)、MIX(F1,P24)、MIX(F1,P42)、MIX(F1,P22)、MIX(F3,P44)、MIX(F3,P24)、MIX(F3,P42)、MIX(F3,P22)、MIX(F4,P44)、MIX(F4,P24)、MIX(F4,P42)、MIX(F4,P22)を出力するための部分を動作させず、或いはこれらの出力を利用しないこととする。
When performing the processing using the R pixel or the B pixel as the target pixel, the
なお、上記のように、同じ画素抽出部31に、G画素を注目画素とする場合と、R画素又はB画素を注目画素とする場合とで異なる動作をさせる、或いはR画素又はB画素を注目画素とする場合に、出力された画素の一部を用いないこととする代わりに、G画素を注目画素とする場合の画素抽出部と、R画素又はB画素を注目画素とする場合の画素抽出部とを別個に設けても良い。
As described above, the same
注目画素がG画素、R画素、B画素のそれぞれの場合に用いる画素を上記のように定めることにより、G画素、R画素、B画素全てにおいて注目画素P33から等距離の画素を加算対象とする構成となり、偽色の発生を抑えた画素加算を行うことができる。 By determining the pixels to be used when the target pixel is each of the G pixel, R pixel, and B pixel as described above, pixels that are equidistant from the target pixel P33 in all the G pixels, R pixels, and B pixels are to be added. This makes it possible to perform pixel addition while suppressing the occurrence of false colors.
信号分離部350は、注目フレームF2の注目画素P33についての複合信号MIX(F2,P33)を、面内増感信号VAL(F2,P33)と、加算画素パターン符号PAT(F2,P33)に分離する。
信号分離部350から出力された加算画素パターン符号PAT(F2,P33)及び面内増感信号VAL(F2,P33)は、加算画素選択部35の第1乃至第4の画素選択部351〜354に供給される。
面内増感信号VAL(F2,P33)はまた、画素加算部39にも供給される。
The
The addition pixel pattern code PAT (F2, P33) and the in-plane sensitization signal VAL (F2, P33) output from the
The in-plane sensitization signal VAL (F2, P33) is also supplied to the
以下、画素選択部351〜354の構成を説明するとともに、G画素を注目画素とする場合の動作を先に説明し、その後で、R画素又はB画素を注目画素とする場合の動作を説明する。
Hereinafter, the configuration of the
第1の画素選択部351は、図19に示すように、パターン判別部361と相関判別部381を有する。
同様に、第2乃至第4の画素選択部352〜354は、それぞれパターン判別部362〜364と相関判別部382〜384を有する。
As illustrated in FIG. 19, the first
Similarly, the second to fourth
パターン判別部361〜364は、それぞれ画素抽出部31から出力される複合信号MIX、即ち、それぞれフレームF0、F1、F3、F4内において、注目画素位置(注目フレーム内の注目画素と同じ位置)及びその周辺の位置の画素についての複合信号MIXの各々について、加算画素パターン符号PATが、注目フレームF2の注目画素についての複合信号MIXの加算画素パターン符号PATと同じであるか否かの判定を行い、判定結果(一致/不一致情報)PAGとともに、複合信号MIXのうちの面内増感信号VALを、それぞれ対応する相関判別部381〜384へ供給する。同じ画素についての面内増感信号VALと一致/不一致情報PAGとは互いに関連付けて出力される。
The
相関判別部381〜384の各々は、対応するパターン判別部(361〜364のいずれか)から供給された複数の画素(注目画素位置及びその周辺の画素)についての面内増感信号VALと、信号分離部350から供給された注目フレームF2の注目画素P33についての面内増感信号VAL(F2,P33)との相関有無を相関有無判定閾値CRthとの比較により判定する。
そして、相関有りの画素が1個だけ存在する場合には、当該1個の相関有りの画素についての面内増感信号VALを選択して、出力する。
Each of the
If there is only one correlated pixel, the in-plane sensitization signal VAL for the one correlated pixel is selected and output.
一方、相関有りの画素が複数個存在する場合には、一致/不一致情報PAGに基づいて、相関有りの複数個の画素についての面内増感信号VALのいずれか一つを選択する。即ち、相関有りの複数個の画素のいずれかについての一致/不一致情報PAGが「一致」を示す場合には、「一致」を示す一致/不一致情報PAGに関連付けられている(「一致」を示す一致/不一致情報PAGと同じ画素についての)面内増感信号VALのうち、注目フレームF2の注目画素P33についての面内増感信号VAL(F2,P33)との相関が最も高いもの(面内増感信号VAL(F2,P33)に最も値が近い面内増感信号VAL)を選択して、出力する。 On the other hand, when there are a plurality of correlated pixels, one of the in-plane sensitization signals VAL for the correlated pixels is selected based on the match / mismatch information PAG. That is, when the match / mismatch information PAG for any of a plurality of correlated pixels indicates “match”, it is associated with the match / mismatch information PAG indicating “match” (shows “match”). Among the in-plane sensitization signals VAL (for the same pixel as the match / mismatch information PAG), the one having the highest correlation with the in-plane sensitization signal VAL (F2, P33) for the target pixel P33 of the target frame F2 (in-plane The in-plane sensitization signal VAL whose value is closest to the sensitization signal VAL (F2, P33) is selected and output.
相関有無判定閾値CRthとの比較により、相関有りの画素が存在しない場合、或いは一致/不一致情報PAGも「一致」を示すものが存在しない場合には、入力されたすべての面内増感信号VALのうち、注目画素についての面内増感信号VALとの相関が最も高いものを選択して、出力する。 If there is no correlated pixel by comparison with the correlation presence / absence determination threshold value CRth, or if there is no match / mismatch information PAG indicating “match”, all input in-plane sensitization signals VAL are present. Among them, the one having the highest correlation with the in-plane sensitization signal VAL for the target pixel is selected and output.
2つの面内増感信号VAL間の相関は例えば両者の差の絶対値によって評価され、差の絶対値が小さいほど相関が高いと判断される。従って、相関有無は、差の絶対値が閾値CRth以下である場合に相関が有ると判断される。また、注目画素についての面内増感信号VALとの相関が最も高い面内増感信号としては、注目画素についての面内増感信号VALとの差の絶対値が最も小さい面内増感信号が選択される。
ある画素についての面内増感信号VALが選択されたとき、当該画素が選択されて加算対象画素となる。
The correlation between the two in-plane sensitization signals VAL is evaluated by, for example, the absolute value of the difference between the two, and it is determined that the correlation is higher as the absolute value of the difference is smaller. Accordingly, the presence / absence of correlation is determined to have correlation when the absolute value of the difference is equal to or less than the threshold value CRth. As the in-plane sensitization signal having the highest correlation with the in-plane sensitization signal VAL for the target pixel, the in-plane sensitization signal having the smallest absolute value of the difference from the in-plane sensitization signal VAL for the target pixel is used. Is selected.
When the in-plane sensitization signal VAL for a certain pixel is selected, the pixel is selected and becomes an addition target pixel.
上記の例では、相関有無判定閾値CRthとの比較により、相関有りの画素が存在しない場合、或いは一致/不一致情報PAGも「一致」を示すものが存在しない場合には、入力されたすべての面内増感信号VALのうち、注目画素についての面内増感信号VALとの相関が最も高いものを選択して、出力することとしたが、代わりに注目画素と同じ位置の画素についての面内増感信号VALを選択して、出力することとしてもよい。ノイズの影響が大きい場合には、注目画素と同じ位置の画素についての面内増感信号を選択した方が、高感度化された画像のノイズ低減効果が期待される場合がある。 In the above example, if there is no correlated pixel by comparison with the correlation presence / absence determination threshold CRth, or if there is no match / mismatch information PAG indicating “match”, all the input surfaces Among the internal sensitization signals VAL, the signal having the highest correlation with the in-plane sensitization signal VAL for the pixel of interest is selected and output, but instead, the in-plane of the pixel at the same position as the pixel of interest is output. The sensitization signal VAL may be selected and output. When the influence of noise is large, it may be expected that the noise reduction effect of the image with higher sensitivity is expected by selecting the in-plane sensitization signal for the pixel at the same position as the target pixel.
第1の画素選択部351のパターン判別部361は、図20に示すように、第1乃至第9の判別部3611〜3619を有する。
第1の判別部3611は、図21に示すように、信号分離部36111と、判定部36112を有する。
The
As illustrated in FIG. 21, the
信号分離部36111は、フレームF0の画素P35についての複合信号MIX(F0,P35)を受けて、面内増感信号VAL(F0,P35)と、加算画素パターン符号PAT(F0,P35)とに分離する。
The
判定部36112は、信号分離部36111からの加算画素パターン符号PAT(F0,P35)と信号分離部350からの加算画素パターン符号PAT(F2,P33)とを比較し、一致するか否かの判定を行い、判定結果を示す情報(一致/不一致情報)PAG(F0,P35)を出力する。
The
第2乃至第9の判別部3612〜3619も第1のパターン判別部3611と同様に構成され、それぞれ複合信号MIX(F0,P44)、MIX(F0,P24)、MIX(F0,P53)、MIX(F0,P33)、MIX(F0,P13)、MIX(F0,P42)、MIX(F0,P22)、MIX(F0,P31)に対して同様の処理を行って、面内増感信号VAL(F0,P44)、VAL(F0,P24)、VAL(F0,P53)、VAL(F0,P33)、VAL(F0,P13)、VAL(F0,P42)、VAL(F0,P22)、VAL(F0,P31)と、一致/不一致情報PAG(F0,P44)、PAG(F0,P24)、PAG(F0,P53)、PAG(F0,P33)、PAG(F0,P13)、PAG(F0,P42)、PAG(F0,P22)、PAG(F0,P31)を出力する。
The second to ninth
相関判別部381は、対応するパターン判別部361から出力されたフレームF0の画素P35、P44、P24、P53、P33、P13、P42、P22、P31についての面内増感信号VAL(F0,P35)、VAL(F0,P44)、VAL(F0,P24)、VAL(F0,P53)、VAL(F0,P33)、VAL(F0,P13)、VAL(F0,P42)、VAL(F0,P22)、VAL(F0,P31)
と注目フレームF2の注目画素P33についての面内増感信号VAL(F2,P33)との差分絶対値を算出する。
そして、算出した差分絶対値が閾値CRth以下である画素が1個だけの場合には、当該1個の画素についての面内増感信号VALを選択して、出力する。
The
And the absolute difference value between the in-plane sensitization signal VAL (F2, P33) for the target pixel P33 of the target frame F2.
When there is only one pixel whose calculated difference absolute value is equal to or less than the threshold value CRth, the in-plane sensitization signal VAL for the one pixel is selected and output.
一方、算出した差分絶対値が閾値CRth以下である画素が複数個存在する場合には、該複数個の画素のうち、一致/不一致情報PAGにより、加算画素パターン符号PATが一致することが示されているものの中から、注目フレームF2の注目画素P33についての面内増感信号VAL(F2,P33)と最も近い値を有する面内増感信号VALを選択して、当該フレームF0において選択された加算対象画素についての面内増感信号(単に、「フレームF0において選択された面内増感信号」とも言う)VAL(F0)として出力する。 On the other hand, when there are a plurality of pixels whose calculated difference absolute value is equal to or less than the threshold value CRth, the match / mismatch information PAG among the plurality of pixels indicates that the added pixel pattern code PAT matches. The in-plane sensitization signal VAL having the closest value to the in-plane sensitization signal VAL (F2, P33) for the pixel of interest P33 in the frame of interest F2 is selected from among those selected in the frame F0. An in-plane sensitization signal (also simply referred to as “in-plane sensitization signal selected in frame F0”) VAL (F0) for the pixel to be added is output.
パターン判別部361から出力された面内増感信号VAL(F0,P35)、VAL(F0,P44)、VAL(F0,P24)、VAL(F0,P53)、VAL(F0,P33)、VAL(F0,P13)、VAL(F0,P42)、VAL(F0,P22)、VAL(F0,P31)の中に、注目フレームF2の注目画素P33についての面内増感信号VAL(F2,P33)との差分絶対値が閾値CRth以下のものが一つもない場合、或いは一致/不一致情報PAGにより加算画素パターン符号が一致することが示されるものが1つもない場合、相関判別部381は、入力されたすべての面内増感信号VAL(F0,P35)、VAL(F0,P44)、VAL(F0,P24)、VAL(F0,P53)、VAL(F0,P33)、VAL(F0,P13)、VAL(F0,P42)、VAL(F0,P22)、VAL(F0,P31)の中から、注目フレームF2の注目画素P33についての面内増感信号VAL(F2,P33)と最も近い値を有する面内増感信号VALを選択して、フレームF0において選択された面内増感信号VAL(F0)として出力する。
相関判別部381から出力された面内増感信号VAL(F0)は、第1の画素選択部351の出力として画素加算部39(図16)に供給される。
In-plane sensitization signals VAL (F0, P35), VAL (F0, P44), VAL (F0, P24), VAL (F0, P53), VAL (F0, P33), VAL (output from the
The in-plane sensitization signal VAL (F0) output from the
第2乃至第4の画素選択部352〜354は、第1の画素選択部351と同様に構成されており、それぞれフレームF1、F3、F4の画素P35、P44、P24、P53、P33、P13、P42、P22、P31についての複合信号MIXに対して、第1の画素選択部351と同様の処理を行って、
フレームF1、F3、F4において選択された加算対象画素についての面内増感信号(フレームF1、F3、F4において選択された面内増感信号)VAL(F1)、VAL(F3)、VAL(F4)を出力する。
The second to fourth
In-plane sensitization signals (in-plane sensitization signals selected in frames F1, F3, and F4) VAL (F1), VAL (F3), and VAL (F4) for pixels to be added selected in frames F1, F3, and F4 ) Is output.
第1乃至第4の画素選択部351〜354から出力された面内増感信号VAL(F0)、VAL(F1)、VAL(F3)、VAL(F4)は、信号分離部350から出力された面内増感信号VAL(F2,P33)とともに、画素加算部39へ供給される。
The in-plane sensitization signals VAL (F0), VAL (F1), VAL (F3), and VAL (F4) output from the first to fourth
以上のように、G画素を注目画素として画素加算を行うときには、画素選択部351〜354は、それぞれ対応するフレームの画素P35〜P31についての複合信号MIXを入力として処理を行うが、R画素又はB画素を注目画素として画素加算を行うときは、画素選択部351〜354は、それぞれ、対応するフレームの画素P44、P24、P42、P22についての複合信号MIXを用いず、画素P35、P53、P33、P13、P31についての複合信号MIXを用いて処理を行う。
即ち、G画素を注目画素として画素加算を行うときには、パターン判別部361〜364は、それぞれ対応するフレームの画素P35〜P31についての複合信号MIXを入力として、同じ画素についての面内増感信号VAL、及び一致/不一致情報PAGを出力する処理を行い、相関判別部381〜384は、それぞれパターン判別部361〜364から出力される9つの画素についての複合信号MIXを用いて処理を行うが、R画素又はB画素を注目画素として画素加算を行うときは、パターン判別部361〜364は、それぞれ、対応するフレームの画素P44、P24、P42、P22についての複合信号MIXを用いず、画素P35、P53、P33、P13、P31についての複合信号を用いて処理を行い、相関判別部381〜384は、それぞれパターン判別部361〜364から出力される5つの画素についての複合信号を用いて処理を行う。
As described above, when pixel addition is performed using the G pixel as a target pixel, the
In other words, when performing pixel addition using the G pixel as the target pixel, the
なお、上記のように、同じ画素選択部351〜354に、G画素を注目画素とする場合と、R画素又はB画素を注目画素とする場合とで異なる動作をさせることとする代わりに、G画素を注目画素とする場合の画素選択部と、R画素又はB画素を注目画素とする場合の画素選択部とを別個に設けても良い。
As described above, instead of causing the
画素加算部39は、第1乃至第4の画素選択部351〜354から出力された面内増感信号VAL(F0)、VAL(F1)、VAL(F3)、VAL(F4)と、信号分離部350から出力された面内増感信号VAL(F2,P33)を加算する。
The
制御部12は、画素加算部39に、増感倍率Lb(Lb=1〜5)を設定しており、画素加算部39は、上記の加算に当たり、加算前の画素値に対して加算結果が所定の増感倍率Lbを有するように、加算係数を掛ける。
増感信号Pf(F2,P33)を求める演算は、下記の式で表される。
Pf(F2,P33)
={VAL(F2,P33)+VAL(F0)+VAL(F1)+VAL(F3)
+VAL(F4)}×Lb/5
The
The calculation for obtaining the sensitized signal Pf (F2, P33) is expressed by the following equation.
Pf (F2, P33)
= {VAL (F2, P33) + VAL (F0) + VAL (F1) + VAL (F3)
+ VAL (F4)} × Lb / 5
この加算により、注目フレームF2の注目画素P33についての面内増感信号VAL(F2,P33)に、注目フレームF2の前後の4フレームF0、F1、F3、F4内から各々1つずつ選択された、合計4つの、注目画素と相関の高い画素についての面内増感信号VAL(F0)、VAL(F1)、VAL(F3)、VAL(F4)が加算され、面内増感信号VAL(F2,P33)を増感倍率Lbで増感した三次元増感信号Pf(F2,P33)が生成される。
生成された三次元増感信号Pfは出力端子602を介して映像信号処理部7に供給される。
By this addition, one in-plane sensitization signal VAL (F2, P33) for the target pixel P33 of the target frame F2 is selected from each of the four frames F0, F1, F3, and F4 before and after the target frame F2. In-plane sensitization signals VAL (F0), VAL (F1), VAL (F3), and VAL (F4) for a total of four pixels having a high correlation with the target pixel are added, and the in-plane sensitization signal VAL (F2) is added. , P33) is sensitized with the sensitization magnification Lb, and a three-dimensional sensitized signal Pf (F2, P33) is generated.
The generated three-dimensional sensitized signal Pf is supplied to the video
面内画素加算部20の増感倍率Laと面間画素加算部30の増感倍率Lbの積が三次元画素加算部6の増感倍率Lとなる。
増感倍率Lは、例えば、被写体照度との関係で定められる。
例えば、被写体照度が第1の所定の値(高照度側基準値)以上では、増感倍率Lは1と設定され、上記第1の所定の値よりも低い第2の所定の値(低照度側基準値)以下では、増感倍率を20とし、高照度側基準値よりも低く、低照度側基準よりも高い範囲(中照度範囲)では、照度の低下とともに、増感倍率を次第に大きくする。
The product of the sensitization magnification La of the in-plane
The sensitization magnification L is determined, for example, in relation to the subject illuminance.
For example, when the subject illuminance is equal to or higher than a first predetermined value (high illuminance side reference value), the sensitization magnification L is set to 1, and a second predetermined value (low illuminance) lower than the first predetermined value. (Side reference value) or lower, the sensitization magnification is set to 20, and in a range lower than the high illuminance side reference value and higher than the low illuminance side reference (medium illuminance range), the sensitization magnification is gradually increased as the illuminance decreases. .
増感倍率Lを所望の値にするための増感倍率La、Lbの決定にあたっては、増感倍率Laと増感倍率Lbの比を一定に保つようにしても良い。代わりに、例えば、画像の動きが大きく、高い解像度がさほど必要とされないときは増感倍率Laを比較的大きくし、増感倍率Lbを比較的小さくし、逆に、画像の動きが少なく、解像度の高い画像が必要なときは増感倍率Lbを比較的大きくし、増感倍率Laを比較的小さくすることとしても良い。 In determining the sensitization magnifications La and Lb for setting the sensitization magnification L to a desired value, the ratio between the sensitization magnification La and the sensitization magnification Lb may be kept constant. Instead, for example, when the motion of the image is large and a high resolution is not required so much, the sensitization magnification La is relatively large, the sensitization magnification Lb is relatively small, and conversely, the image motion is small and the resolution When a high image is required, the sensitization magnification Lb may be made relatively large and the sensitization magnification La may be made relatively small.
面内画素加算部20における画素加算に当たり、各画素の画素値に異なる値の加算係数を掛けて加重加算を行うこととしても良い。例えば、画素加算部595における加算にあたり、増感倍率Laが1のときは、注目画素に対する加算係数を1とし、他の画素に対する加算係数を0とし、増感倍率Laが最大値、例えば4のときは、すべての画素に対する加算係数を同じ値とし、増感倍率Laが1と4の間では、増感倍率が1のときの値から、増感倍率Laが最大値のときの値へ、加算係数を連続的に変化させるようにしても良い。
In the pixel addition in the in-plane
同様に、面間画素加算部30における面内増感信号VALの加算に当たり、各フレームの画素の画素値に異なる値の加算係数を掛けて加重加算を行うこととしても良い。例えば、増感倍率Lbが1のときは、注目フレームの注目画素に対する加算係数を1とし、他のフレームの画素に対する加算係数を0とし、増感倍率Lbが最大値、例えば5のときは、すべての画素に対する加算係数を同じ値とし、増感倍率Lbが1と5の間では、増感倍率が1のときの値から、増感倍率Lbが最大値のときの値へ、加算係数を連続的に変化させるようにしても良い。
Similarly, in the addition of the in-plane sensitization signal VAL in the inter-plane
なお、上記の例では、面内画素加算に当たり、4倍までの増感倍率Laを設定した場合について説明したが、4倍以上に設定しても良い。4倍以上の増感倍率Laを設定する場合には、階調落ちに注意する必要がある。
同様に、面間画素加算に当たり、5倍までの増感倍率Lbを設定した場合について説明したが、5倍以上に設定しても良い。5倍以上の増感倍率Lbを設定する場合には、階調落ちに注意する必要がある。
In the above example, the case where the sensitization magnification La up to 4 times is set for the in-plane pixel addition has been described, but it may be set to 4 times or more. When setting the sensitization magnification La of 4 times or more, it is necessary to pay attention to gradation drop.
Similarly, the case where the sensitization magnification Lb up to 5 times is set for the inter-plane pixel addition has been described, but it may be set to 5 times or more. When setting a sensitization magnification Lb of 5 times or more, it is necessary to pay attention to gradation drop.
また、上記の例では、注目フレームの注目画素に対して、注目フレームの近傍の4つのフレームから一つずつ画素を選択して、合計で5つの画素についての面内増感信号を加算しているが、加算対象とする画素の選択に用いる近傍のフレームの数は4に限定されず、例えばより多くしても良く、逆により少なくしても良く、例えば注目フレームの1つ前のフレームのみ、或いは注目フレームの1つ後のフレームのみであっても良い。
必要とされる増感倍率が高くない場合には、加算対象とする画素の選択に用いる近傍のフレームの数を少なくすることで、必要フレームメモリが減少するため、回路規模の抑制、及び低コスト化を図ることができる。
一方、より多数の近傍のフレームの画素を加算対象画素に含めれば、一層の高感度化を図ることができる。
In the above example, for each target pixel of the target frame, one pixel is selected from four frames near the target frame, and the in-plane sensitization signals for the five pixels in total are added. However, the number of neighboring frames used for selecting the pixel to be added is not limited to four, and may be, for example, more or less, for example, only the frame immediately before the target frame. Alternatively, it may be only a frame after the frame of interest.
When the required sensitization magnification is not high, the necessary frame memory is reduced by reducing the number of neighboring frames used for selecting pixels to be added, thereby reducing the circuit scale and reducing the cost. Can be achieved.
On the other hand, if pixels in a larger number of neighboring frames are included in the addition target pixels, higher sensitivity can be achieved.
また、色フィルタの画素配列は、RGBベイヤ配列の場合について説明したが、水平2画素、垂直2画素の4画素の配列を基本配列としていれば、インタライン配列でも、ストライプ配列でも、Ye画素、Mg画素、G画素、Cy画素の補色配列でも、W画素を使うものでも、他のいかなる色フィルタの組合せでも、本発明は適用可能であり、同様の効果が得られる。 Further, the pixel arrangement of the color filter has been described in the case of the RGB Bayer arrangement. However, if the arrangement of 4 pixels of 2 horizontal pixels and 2 vertical pixels is used as a basic arrangement, an interline arrangement, a stripe arrangement, a Ye pixel, The present invention can be applied to a complementary color array of Mg pixels, G pixels, and Cy pixels, a pixel using W pixels, or any other color filter combination, and the same effect can be obtained.
以上撮像画像がカラー画像である場合について説明したが、本発明は撮像画像が白黒画像である場合にも適用可能である。
色フィルタが設けられておらず、白黒画像を生成することができる撮像素子の場合は、より近傍に位置する、相関の高い画素を加算することができるので、上記と同様の考え方で加算画素を決めることで解像度の低下を防ぎながら高感度化を図ることができる。
Although the case where the captured image is a color image has been described above, the present invention can also be applied to a case where the captured image is a monochrome image.
In the case of an image sensor that is not provided with a color filter and can generate a black and white image, it is possible to add pixels with higher correlation that are located closer to each other. By deciding, it is possible to achieve high sensitivity while preventing a decrease in resolution.
上記の実施の形態によれば、面内画素加算と面間画素加算を合わせて行うことで、面内画素加算のみの場合、或いは面間画素加算のみの場合に比べて、総合的な増感倍率を大きくすることができる。 According to the above embodiment, the in-plane pixel addition and the inter-plane pixel addition are performed together, so that the overall sensitization can be performed compared to the case of only the in-plane pixel addition or the case of only the inter-plane pixel addition. The magnification can be increased.
また、面内画素加算に当たり、注目画素に相関の高い画素を使って画素加算を行うので画像解像度の劣化を最小限に抑えつつ感度向上を実現することができる。 In addition, in the in-plane pixel addition, pixel addition is performed using a pixel having a high correlation with the target pixel, so that it is possible to improve sensitivity while minimizing degradation of image resolution.
さらに、面間画素加算に当たり、注目フレームとの加算画素パターン符号の一致/不一致に基づいて面間画素加算のための加算対象画素を選択することとしているので、画像に動きがある場合にも、解像度を低下させることなく高感度化を図ることができる。 Furthermore, in the inter-plane pixel addition, the addition target pixel for the inter-plane pixel addition is selected based on the coincidence / mismatch of the addition pixel pattern code with the frame of interest. High sensitivity can be achieved without reducing the resolution.
また、面間画素加算に当たり、注目画素に相関の高い画素を使って画素加算を行うので画像解像度の劣化を最小限に抑えつつ感度向上を実現することができる。 In addition, in inter-plane pixel addition, pixel addition is performed using a pixel having a high correlation with the target pixel, so that it is possible to improve sensitivity while minimizing degradation of image resolution.
さらに、面間画素加算に当たり、注目画素についての面内増感信号とパターン判別部から供給された複数の画素についての面内増感信号との相関性と、相関有無判定閾値との比較結果により、相関有/無の判定を行い、相関有りの画素の中からパターンの一致/不一致情報に基づいて、注目画素についての面内増感信号に加算する面内増感信号を選択するようにしたので、注目画素についての面内増感信号の加算対象には相応しくない、注目画素と相関は無いがパターンが一致する画素についての面内増感信号の加算を防ぐことができ、相関の高い周辺画素を加算でき、解像度が低下することなく高感度化できる効果がある。 Further, in the inter-plane pixel addition, the correlation between the in-plane sensitization signal for the target pixel and the in-plane sensitization signal for the plurality of pixels supplied from the pattern discrimination unit, and the comparison result of the correlation presence / absence determination threshold , The presence / absence of correlation is determined, and the in-plane sensitization signal to be added to the in-plane sensitization signal for the target pixel is selected from the correlated pixels based on the pattern match / mismatch information. Therefore, the addition of the in-plane sensitization signal for the pixel of interest is not suitable for the addition, the addition of the in-plane sensitization signal for a pixel that has no correlation with the pixel of interest but has the same pattern can be prevented, and the periphery with high correlation Pixels can be added, and there is an effect that the sensitivity can be increased without lowering the resolution.
また、上記の例では、まず面内画素加算を行うことで面内増感信号及び加算画素パターン符号を含む複合信号を生成し、これをフレーム遅延することで生成した信号を用いて面間画素加算を行うように構成したので、注目フレームの注目画素と相関の高い画素を用いた三次元増感を最小限の参照画素で実現でき、従って、回路規模の抑制、及び低コスト化を図ることができる。 In the above example, first, in-plane pixel addition is performed to generate a composite signal including the in-plane sensitization signal and the added pixel pattern code, and the inter-plane pixel is generated using the signal generated by delaying the frame signal. Since it is configured to perform addition, three-dimensional sensitization using a pixel having a high correlation with the target pixel of the target frame can be realized with the minimum number of reference pixels, and therefore the circuit scale can be reduced and the cost can be reduced. Can do.
さらにまた、同じフィルタ色の画素を加算するので、混色することなく高感度なカラー画像が得られる。 Furthermore, since pixels of the same filter color are added, a highly sensitive color image can be obtained without mixing colors.
低照度時の撮像画像をアナログアンプで増幅すると信号よりもノイズが大きくなる。またデジタルアンプで増幅すると階調落ちが発生する。上記の例で説明したように本発明は、空間的又は時間的に注目画素の近くに位置し、相関の高い画素を用いた画素加算で高感度化を行うので信号よりもノイズが相対的に小さくなる。例えば2画素加算すると信号成分は2倍になり、ノイズ成分は二乗根倍になり、相対的に純粋な信号成分が大きくなる。 When a captured image at low illuminance is amplified by an analog amplifier, noise becomes larger than a signal. Further, gradation reduction occurs when amplified by a digital amplifier. As described in the above example, the present invention is located near the pixel of interest spatially or temporally, and high sensitivity is achieved by pixel addition using highly correlated pixels. Get smaller. For example, when two pixels are added, the signal component is doubled, the noise component is square root doubled, and a relatively pure signal component is increased.
また、画素加算を撮像素子から出力された直後に(即ち映像信号処理部7による処理の前に)行うことにより、映像信号処理の影響を受けずに、画素加算による高感度信号の生成を行うことができる。映像信号処理の後段で画素加算を行うと、近傍に位置する画素を使った演算である色同時化処理や、フィルタ処理が施されているので、水平解像度や垂直解像度の低下が想定よりも大きい。また、小振幅信号のまま、映像信号処理を行うので階調落ちの可能性がある。画素加算を撮像素子から出力された直後に(映像信号処理の前に)行うことにより、画像情報が損なわれる前に、画素加算して信号振幅を回復できるので、画像の細部の視認性が向上する効果がある。 Further, by performing pixel addition immediately after being output from the image sensor (that is, before processing by the video signal processing unit 7), a high-sensitivity signal is generated by pixel addition without being affected by the video signal processing. be able to. When pixel addition is performed at the later stage of video signal processing, color synchronization processing and filtering processing using pixels located in the vicinity are performed, so the decrease in horizontal resolution and vertical resolution is larger than expected. . Further, since the video signal processing is performed with the small amplitude signal, there is a possibility of gradation drop. By performing pixel addition immediately after output from the image sensor (before video signal processing), the signal amplitude can be recovered by pixel addition before image information is lost, improving visibility of image details There is an effect to.
また映像信号処理部7による映像信号処理では非線形なフィルタ処理や階調変換処理が行われているので、低振幅信号を入力した場合、信号振幅が失われている場合がある。このため、映像信号処理の出力信号を2画素加算しても、2倍の画像信号にならない可能性がある。上記した例では映像信号処理前に画素加算するように構成したので、2画素加算したら、2倍の画像信号になる効果がある。
Further, in the video signal processing by the video
さらにまた、フレーム周波数の低下を防止乃至抑制することができるので、動解像度の劣化はなく、水平解像度、垂直解像度の劣化は最小に抑えることができる。 Furthermore, since the decrease in frame frequency can be prevented or suppressed, there is no degradation in dynamic resolution, and degradation in horizontal resolution and vertical resolution can be minimized.
実施の形態2.
上記の実施の形態1では、面間画素加算に当たり、注目フレームF2に対して1フレーム離れた(1フレーム期間後及び1フレーム期間前の)フレームF1、F3と、2フレーム離れた(2フレーム期間後及び2フレーム期間前の)フレームF0、F4のいずれについても注目フレームF2の注目画素についての加算画素パターン符号PATとの一致/不一致、及び注目フレームF2の注目画素についての面内増感信号VALとの相関に基づいて加算対象画素を選択している。
In the first embodiment, when inter-plane pixel addition is performed, the frames F1 and F3 separated by one frame (after one frame period and before one frame period) from the target frame F2 are separated by two frames (two frame periods). and after the two frame periods before) frame F0, consistent with the added pixel pattern code PAT for the pixel of interest also subject frame F2 for any of F4 / mismatch, and plane sensitization signal VAL pixel of interest of the subject frame F2 The pixel to be added is selected based on the correlation with.
代わりに、注目フレームF2から2フレーム離れたフレームF0、F4では、注目フレームの注目画素ではなく、注目フレームの側で隣接するフレーム(直後又は直前のフレーム)F1、F3において選択された加算対象画素との、加算画素パターン符号PATの一致/不一致、及び面内増感信号VALの相関に基づいて加算対象画素を選択することとしても良い。 Instead, in the frames F0 and F4 that are two frames away from the target frame F2, not the target pixels of the target frame, but the addition target pixels selected in the adjacent frames (immediately or immediately before) F1 and F3 on the side of the target frame The pixel to be added may be selected based on the match / mismatch of the addition pixel pattern code PAT and the correlation of the in-plane sensitization signal VAL.
具体的には、注目フレームF2の注目画素についての加算画素パターン符号PATと面内増感信号VALを参照して前フレームF3において加算対象画素を選択し、前フレームF3の加算対象画素についての加算画素パターン符号PATと面内増感信号VALを参照してさらに前のフレームF4において加算対象画素を選択する。
同様に、注目フレームF2の注目画素についての加算画素パターン符号PATと面内増感信号VALを参照して後フレームF1において加算対象画素を選択し、後フレームF1の加算対象画素についての加算画素パターン符号PATと面内増感信号VALを参照してさらに後のフレームF0において加算対象画素を選択する。
上記のようにして選択された、前後のフレームF0、F1、F3、F4の加算対象画素についての面内増感信号VALを注目フレームF2の面内増感信号VALに加算する。
Specifically, the addition target pixel is selected in the previous frame F3 with reference to the addition pixel pattern code PAT and the in-plane sensitization signal VAL for the target pixel of the target frame F2, and the addition for the addition target pixel of the previous frame F3 is performed. With reference to the pixel pattern code PAT and the in-plane sensitization signal VAL, an addition target pixel is selected in the further previous frame F4.
Similarly, an addition target pixel is selected in the subsequent frame F1 with reference to the addition pixel pattern code PAT and the in-plane sensitization signal VAL for the attention pixel of the attention frame F2, and the addition pixel pattern for the addition target pixel of the subsequent frame F1. With reference to the code PAT and the in-plane sensitization signal VAL, a pixel to be added is selected in a later frame F0.
The in-plane sensitization signal VAL for the pixels to be added in the preceding and succeeding frames F0, F1, F3, and F4 selected as described above is added to the in-plane sensitization signal VAL of the frame of interest F2.
このような処理を行うため、本実施の形態では、図19の加算画素選択部35の代わりに、図22に示される加算画素選択部35bが用いられる。
図22の加算画素選択部35bは図19の加算画素選択部35と概して同じであるが、図19の画素選択部351〜354の代わりに、画素選択部651〜654を備えている。
In order to perform such processing, in this embodiment, an addition pixel selection unit 35b shown in FIG. 22 is used instead of the addition
The addition pixel selection unit 35b of FIG. 22 is generally the same as the addition
以下、画素選択部651〜654の構成を説明するとともに、G画素を注目画素とする場合の動作を先に説明し、その後で、R画素又はB画素を注目画素とする場合の動作を説明する。
Hereinafter, the configuration of the
画素選択部651〜654は、それぞれパターン判別部661〜664及び相関判別部681〜684を有する。
The
パターン判別部662及び663は、図19のパターン判別部362及び363と概して同じであるが、それぞれの近傍フレームF1、F3内の画素についての面内増感信号VAL、及び一致/不一致情報PAGに加えて、加算画素パターン符号PATをも出力する。
The
具体的には、パターン判別部662は、図23に示すように、判別部6621〜6629を有し、面内増感信号VAL(F1,P35)〜VAL(F1,P31)及び一致/不一致情報PAG(F1,P35)〜PAG(F1,P31)に加えて、加算画素パターン符号PAT(F1,P35)〜PAT(F1,P31)をも出力する。
Specifically, as shown in FIG. 23, the
そのため、判別部6621〜6629の各々は以下のように構成されている。
例えば、判別部6621は、図24に示されるように、信号分離部66211と判定部66212を備える。
Therefore, each of the
For example, the
信号分離部66211は、図21の信号分離部36111と同様に構成されており、複合信号MIX(F1,P35)を面内増感信号VAL(F1,P35)と加算画素パターン符号PAT(F1,P35)とに分離する。
信号分離部66211から出力された加算画素パターン符号PAT(F1,P35)は、判定部66212に供給されるのみならず、相関判別部682に出力される。
The
The added pixel pattern code PAT (F1, P35) output from the
判定部66212は図21の判定部36112と同様に構成されており、加算画素パターン符号PAT(F2,P33)と信号分離部66211から供給された加算画素パターン符号PAT(F1,P35)との一致/不一致の判定を行って、一致/不一致情報PAG(F1,P35)を出力する。
The
他の判別部6622〜6629も同様に構成され、面内増感信号VAL(F1,P44)〜VAL(F1,P31)及び一致/不一致情報PAG(F1,P44)〜PAG(F1,P31)に加えて加算画素パターン符号PAT(F1,P44)〜PAT(F1,P31)を相関判別部682に出力する。
The
相関判別部682は、パターン判別部662から供給されたフレームF1内の画素についての面内増感信号VAL(F1,P35)〜VAL(F1,P31)と、信号分離部350から供給された、注目フレームF2の注目画素P33についての面内増感信号VAL(F2,P33)との差分絶対値を算出する。
そして、算出した差分絶対値が閾値CRth以下である画素が1個だけの場合には、当該画素についての面内増感信号VALを選択して出力する。
The
If only one pixel has a calculated difference absolute value equal to or less than the threshold value CRth, the in-plane sensitization signal VAL for that pixel is selected and output.
一方、算出した差分絶対値が閾値CRth以下である画素が複数個存在する場合には、該複数個の画素についての面内増感信号VALのいずれか一つを選択する。即ち、相関有りの複数個の画素のいずれかについての一致/不一致情報PAGが「一致」を示す場合には、「一致」を示す一致/不一致情報PAGに関連付けられている(「一致」を示す一致/不一致情報PAGと同じ画素についての)面内増感信号VALのうち、注目フレームF2の注目画素F33についての面内増感信号VAL(F2,P33)との相関が最も高いもの(最も近い値を有する面内増感信号VAL)を選択して、フレームF1において選択された加算対象画素についての面内増感信号(フレームF1において選択された面内増感信号)VAL(F1)として出力する。 On the other hand, when there are a plurality of pixels having the calculated difference absolute value equal to or less than the threshold value CRth, one of the in-plane sensitization signals VAL for the plurality of pixels is selected. That is, when the match / mismatch information PAG for any of a plurality of correlated pixels indicates “match”, it is associated with the match / mismatch information PAG indicating “match” (shows “match”). Of the in-plane sensitization signals VAL (for the same pixel as the match / mismatch information PAG), the one having the highest correlation with the in-plane sensitization signal VAL (F2, P33) for the target pixel F33 of the target frame F2 (closest) In-plane sensitization signal VAL) having a value is selected and output as an in-plane sensitization signal (in-plane sensitization signal selected in frame F1) VAL (F1) for the addition target pixel selected in frame F1. To do.
相関有無判定閾値CRthとの比較により、相関有りの画素が存在しない場合、或いは一致/不一致情報PAGも「一致」を示すものが存在しない場合には、入力されたすべての面内増感信号VALのうち、注目画素についての面内増感信号VALとの相関が最も高いものを選択して、出力する。 If there is no correlated pixel by comparison with the correlation presence / absence determination threshold value CRth, or if there is no match / mismatch information PAG indicating “match”, all input in-plane sensitization signals VAL are present. Among them, the one having the highest correlation with the in-plane sensitization signal VAL for the target pixel is selected and output.
パターン判別部662から供給された面内増感信号VAL(F1,P35)〜VAL(F1,P31)の中に、注目フレームF2の注目画素P33についての面内増感信号VAL(F2,P33)との差分絶対値が閾値CRth以下であるものが一つもない場合、或いは一致/不一致情報PAGにより加算画素パターン符号が一致することが示されるものが1つもない場合、相関判別部682は、入力されたすべての面内増感信号VAL(F1,P35)〜VAL(F1,P31)の中から、注目フレームF2の注目画素P33についての面内増感信号VAL(F2,P33)と最も近い値を有する面内増感信号VALを選択して、フレームF1において選択された加算対象画素についての(フレームF1において選択された面内増感信号)面内増感信号VAL(F1)として出力する。
Among the in-plane sensitization signals VAL (F1, P35) to VAL (F1, P31) supplied from the
相関判別部682から出力された、フレームF1において選択された画素についての面内増感信号VAL(F1)は、画素選択部652の出力として画素加算部39(図16)に供給されるとともに、相関判別部681にも供給される。
相関判別部682は、上記のように、フレームF1において選択された画素についての面内増感信号VAL(F1)を出力するとともに、フレームF1において選択された画素についての加算画素パターン符号PAT(F1)をパターン判別部661に供給する。
The in-plane sensitization signal VAL (F1) for the pixel selected in the frame F1 output from the
As described above, the
パターン判別部661は、図25に示されるように、判別部6611〜6619を有し、注目画素についての加算画素パターン符号PAT(F2,P33)の代わりに、フレームF1において選択された画素についての加算画素パターン符号PAT(F1)を用いて、画素抽出部21から供給されたフレームF0の画素についての加算画素パターン符号と一致するか否かの判定を行って、判定結果を示す一致/不一致情報PAG(F0,P35)〜PAG(F0,P31)を出力する。
As shown in FIG. 25, the
そのため、判別部6611〜6619の各々は以下のように構成されている。
例えば、判別部6611は、図26に示されるように、信号分離部66111と判定部66112を備える。
Therefore, each of the
For example, the
信号分離部66111は、図21の信号分離部36111と同様に構成されており、複合信号MIX(F0,P35)を面内増感信号VAL(F0,P35)と加算画素パターン符号PAT(F0,P35)とに分離する。
The
判定部66112は、図21の判定部36112と同様に構成されているが、加算画素パターン符号PAT(F2,P33)の代わりに、加算画素パターン符号PAT(F1)を用いて、信号分離部66111から供給された加算画素パターン符号PAT(F0,P35)との一致/不一致の判定を行って、一致/不一致情報PAG(F0,P35)を出力する。
The
他の判別部6612〜6619も同様に構成され、面内増感信号VAL(F2,P44)〜PAG(F2,P31)及び一致/不一致情報PAG(F2,P44)〜PAG(F2,P31)を相関判別部681に出力する。
The
相関判別部681は、面内増感信号VAL(F2,P33)の代わりに、面内増感信号VAL(F1)を用いて、対応するパターン判別部661から供給された面内増感信号VAL(F0,P35)〜VAL(F0,P31)との相関を算出して、算出結果に基づいて加算対象画素を選択して、選択された加算対象画素についての面内増感信号VALを当該フレームF0において選択された面内増感信号VAL(F0)として出力する。
The
即ち、相関判別部681は、パターン判別部661から供給されたフレームF0内の画素についての面内増感信号VAL(F0,P35)〜VAL(F0,P31)と、画素選択部652から供給された、フレームF1において選択された面内増感信号VAL(F1)との差分絶対値を算出する。
そして、算出した差分絶対値が閾値CRth以下である画素が1個だけの場合には、当該画素についての面内増感信号VALを選択して出力する。
That is, the
If only one pixel has a calculated difference absolute value equal to or less than the threshold value CRth, the in-plane sensitization signal VAL for that pixel is selected and output.
一方、算出した差分絶対値が閾値CRth以下である画素が複数個存在する場合には、該複数個の画素についての面内増感信号VALのいずれか一つを選択する。即ち、相関有りの複数個の画素のいずれかについての一致/不一致情報PAGが「一致」を示す場合には、「一致」を示す一致/不一致情報PAGに関連付けられている(「一致」を示す一致/不一致情報PAGと同じ画素についての)面内増感信号VALのうち、フレームF1において選択された面内増感信号VAL(F1)との相関が最も高いもの(最も近い値を有する面内増感信号VAL)を選択して、フレームF0において選択された面内増感信号VAL(F0)として出力する。 On the other hand, when there are a plurality of pixels having the calculated difference absolute value equal to or less than the threshold value CRth, one of the in-plane sensitization signals VAL for the plurality of pixels is selected. That is, when the match / mismatch information PAG for any of a plurality of correlated pixels indicates “match”, it is associated with the match / mismatch information PAG indicating “match” (shows “match”). Of the in-plane sensitization signals VAL (for the same pixel as the match / mismatch information PAG), the one having the highest correlation with the in-plane sensitization signal VAL (F1) selected in the frame F1 (the in-plane having the closest value) Sensitization signal VAL) is selected and output as the in-plane sensitization signal VAL (F0) selected in frame F0.
相関有無判定閾値CRthとの比較により、相関有りの画素が存在しない場合、或いは一致/不一致情報PAGも「一致」を示すものが存在しない場合には、入力されたすべての面内増感信号VALのうち、注目画素についての面内増感信号VALとの相関が最も高いものを選択して、出力する。
相関判別部681から出力されたフレームF0において選択された面内増感信号VAL(F0)は、画素選択部651の出力として画素加算部39(図16)に供給される。
If there is no correlated pixel by comparison with the correlation presence / absence determination threshold value CRth, or if there is no match / mismatch information PAG indicating “match”, all input in-plane sensitization signals VAL are present. Among them, the one having the highest correlation with the in-plane sensitization signal VAL for the target pixel is selected and output.
The in-plane sensitization signal VAL (F0) selected in the frame F0 output from the
パターン判別部663及び相関判別部683は、パターン判別部662及び相関判別部682と同様に構成され、信号分離部350から、注目フレームの注目画素についての加算画素パターン符号PAT(F2,P33)及び面内増感信号VAL(F2,P33)を受け、画素抽出部21からの、フレームF3内の画素についての複合信号MIX(F3,P35)〜MIX(F3,P31)に対して同様の処理を行って、フレームF3において選択された画素についての面内増感信号(フレームF1において選択された面内増感信号)VAL(F3)を出力する。
The
パターン判別部664及び相関判別部684は、パターン判別部661及び相関判別部681と同様に構成され、相関判別部683から、フレームF3において選択された画素についての加算画素パターン符号PAT(F3)及び面内増感信号VAL(F3)を受け、画素抽出部21からの、フレームF4内の画素についての複合信号MIX(F4,P35)〜MIX(F4,P31)に対して同様の処理を行って、フレームF4において選択された画素についての面内増感信号(フレームF4において選択された面内増感信号)VAL(F4)を出力する。
The
以上のように、G画素を注目画素として画素加算を行うときには、画素選択部651〜654は、それぞれ対応するフレームの画素P35〜P31についての複合信号MIXを入力として処理を行うが、R画素又はB画素を注目画素として画素加算を行うときは、画素選択部651〜654は、それぞれ、対応するフレームの画素P44、P24、P42、P22についての複合信号を用いず、画素P35、P53、P33、P13、P31についての複合信号MIXを用いて処理を行う。
As described above, when pixel addition is performed using the G pixel as the target pixel, the
即ち、G画素を注目画素として画素加算を行うときには、パターン判別部661〜664は、それぞれ対応するフレームの画素P35〜P31についての複合信号MIXを入力として、同じ画素についての面内増感信号VAL、及び一致/不一致情報PAGを出力する処理を行い、相関判別部681〜684は、それぞれパターン判別部661〜664から出力される9つの画素についての面内増感信号VAL及び一致/不一致情報PAGを用いて処理を行うが、R画素又はB画素を注目画素として画素加算を行うときは、パターン判別部661〜664は、それぞれ、対応するフレームの画素P44、P24、P42、P22についての複合信号MIXを用いず、画素P35、P53、P33、P13、P31についての複合信号MIXを用いて処理を行い、相関判別部681〜684は、それぞれパターン判別部661〜664から出力される5つの画素についての面内増感信号VAL及び一致/不一致情報PAGを用いて処理を行う。
That is, when pixel addition is performed using the G pixel as the target pixel, the
なお、上記のように、同じ画素選択部651〜654に、G画素を注目画素とする場合と、R画素又はB画素を注目画素とする場合とで異なる動作をさせることとする代わりに、G画素を注目画素とする場合の画素選択部と、R画素又はB画素を注目画素とする場合の画素選択部とを別個に設けても良い。
Note that, as described above, instead of causing the
以上のような処理を行うことで、画像の動き考慮した加算対象画素の選択をより適切に行うことができ、動きぼけによる解像度低下を抑制することができる。 By performing the processing as described above, it is possible to more appropriately select the pixel to be added in consideration of the motion of the image, and it is possible to suppress a decrease in resolution due to motion blur.
以上、注目フレームの近傍のフレームが注目フレームに隣接する2つのフレームと、注目フレームから2フレーム離れた2つのフレームから成る場合について説明したが、注目フレームから3フレーム以上離れたフレームが含まれる場合にも本実施の形態を適用することができる。
この場合、各フレームについては、それに対して注目フレーム側で隣接する他のフレームについての加算画素パターン符号PAT及び面内増感信号VALを用いて当該フレームにおける画素の選択を行う。
As described above, the case where the frame near the target frame is composed of two frames adjacent to the target frame and two frames that are two frames away from the target frame has been described. However, when a frame that is three frames or more away from the target frame is included The present embodiment can also be applied to.
In this case, for each frame, pixels in the frame are selected using the addition pixel pattern code PAT and the in-plane sensitization signal VAL for other frames adjacent to the frame of interest.
即ち、パターン判別部が、各フレーム(例えば注目フレームからmフレーム(mは正の整数)離れたフレーム)内の画素についての加算画素パターン符号PATが、当該フレームに対して注目フレーム側で隣接する他のフレーム(注目フレームから(m−1)フレーム離れたフレーム)において選択された画素についての加算画素パターン符号PATと一致するか否かの判定を行い、相関判別部が、当該フレーム(注目フレームからmフレーム離れたフレーム)内の画素についての面内増感信号VALと、当該フレームに対して注目フレーム側で隣接する他のフレーム(注目フレームから(m−1)フレーム離れたフレーム)において選択された画素についての面内増感信号VALとの相関性と、上記パターン判別部での判定結果とに基づいて、当該フレーム内において、注目画素位置及びその周辺位置する画素のうちのいずれかを選択することとすれば良い。 That is, the pattern determining portion is (are m frame (m from e.g. attention frame positive integer) apart frames) each frame addition pixel pattern code PAT for pixels within is adjacent in the frame of interest side with respect to the frame It is determined whether or not the added pixel pattern code PAT for the pixel selected in another frame (a frame that is (m−1) frames away from the frame of interest) matches, and the correlation determination unit detects the frame (frame of interest). Selected in the in-plane sensitization signal VAL for pixels in a frame within a frame (m frames away from) and another frame (a frame that is (m−1) frames away from the frame of interest) adjacent to the frame on the frame of interest Based on the correlation with the in-plane sensitization signal VAL for the selected pixel and the determination result in the pattern determination unit , Within the frame may be decided to select one of the pixel of interest pixel position and surrounding positions.
実施の形態3.
上記の実施の形態1では、面内画素加算部20が信号結合部24を有して、複合信号MIXを出力し、面間画素加算部30の画素抽出部31が、複合信号MIXを互いに異なる時間だけ遅延させて注目フレームの注目画素及び近傍フレームの注目画素位置及びその周辺の位置の画素についての複合信号MIXを同時に抽出しているが、面内画素加算部20が信号結合部24を有さず、加算画素パターン符号PAT及び面内増感信号VALを結合せずに(但し互いに関連付けて)出力し、図27に示される面間画素加算部30bを用いることとしても良い。
In the first embodiment, the in-plane
図27の面間画素加算部30bは図16の面間画素加算部30と概して同じであるが、図16の画素抽出部31の代わりに、加算画素パターン符号PATを互いに異なる時間だけ遅延させて注目フレームの注目画素及び近傍フレームの注目画素位置及びその周辺の位置の画素についての加算画素パターン符号PAT(F0,P35)〜PAT(F4,P31)を同時に抽出するパターン符号抽出部31pを有するとともに、面内増感信号VALを互いに異なる時間だけ遅延させて注目フレームの注目画素及び近傍フレームの注目画素位置及びその周辺の位置の画素についての面内増感信号VAL(F0,P35)〜VAL(F4,P31)を同時に抽出する面内増感信号抽出部31vを備える。
The inter-plane pixel addition unit 30b in FIG. 27 is generally the same as the inter-plane
また、面間画素加算部30内の信号分離部350(図16)は用いられず、加算画素選択部35の代わりに加算画素選択部35cが用いられる。
加算画素選択部35cは、図19の加算画素選択部35と同様のものであるが、パターン判別部361〜364の各々の判別部(図20の判別部3611〜3619に相当するもの)に信号分離部(図21の符号36111)が設けられておらず、パターン符号抽出部31pから供給される近傍フレームの各画素についての加算画素パターン符号PATと、注目フレームの注目画素についての加算画素パターン符号PATとの比較を、判定部(図21の判定部36112に相当するもの)で行い、閾値CRthを用いた比較を相関判別部(図20の相関判別部381に相当するもの)で行い、それぞれ比較結果を出力する。
Further, the signal separation unit 350 (FIG. 16) in the inter-plane
The addition pixel selection unit 35c is the same as the addition
実施の形態4.
上記の実施の形態1において、固体撮像素子として図1のようにCCD撮像素子2を使った構成について説明したが、2次元イメージセンサであればCCD撮像素子に限らず、CMOS撮像素子でも、どのようなものでも良い。またインターライントランスファーCCDに限らず、フレームトランスファーCCDでもフレームインターライントランスファーCCDであっても良い。
In the first embodiment, the configuration using the
図28に、CMOS撮像素子14を使った構成を示す。CMOS撮像素子は、撮像機能単体のデバイスの場合もあるし、周辺機能を集積したデバイスの場合もある。
図28は、周辺機能を集積したCMOS撮像素子の場合について示す。
図1のCCD撮像素子2、相関二重サンプリング処理部3、プログラマブル利得増幅部4、A/D変換部5、タイミング発生部10の持つ機能は、CMOS撮像素子14の中に含まれており、CMOS撮像素子14のみにより、図1の撮像信号生成部13と同等の機能を有するもの、即ち被写体の撮像による撮像の結果得られる複数の色成分の撮像信号を生成する撮像信号生成部13bが構成されている。
FIG. 28 shows a configuration using the
FIG. 28 shows a case of a CMOS image sensor in which peripheral functions are integrated.
The functions of the
実施の形態5.
図29は本発明の実施の形態5による撮像装置を示す。図29において、検波部15が付加されていること、及び図1の制御部12の代わりに制御部12bが設けられている点を除き、実施の形態1の説明と同様であり、同様な効果を奏する。
FIG. 29 shows an imaging apparatus according to
検波部15は、三次元画素加算部6から出力された信号Pfの大きさを検波し、信号振幅のレベル、例えば平均レベルの検出値ASAを求め、照度情報として出力する。
The detection unit 15 detects the magnitude of the signal Pf output from the three-dimensional
検波部15は、上記の検波において、全有効画素の画素値の総和を全有効画素数で除算することで信号振幅の平均レベルの検出値ASAを求める。
このような平均レベルの算出は、例えば垂直走査周期毎に行われ、例えば積分処理と割算処理とにより実行される。上記のようにして求められる信号振幅の平均レベルの「算出値」を、信号振幅の平均レベルの「検出値」とも言う。
In the above detection, the detection unit 15 divides the sum of the pixel values of all the effective pixels by the total number of effective pixels to obtain the detection value ASA of the average level of the signal amplitude.
Such calculation of the average level is performed, for example, every vertical scanning cycle, and is executed by, for example, integration processing and division processing. The “calculated value” of the average level of the signal amplitude obtained as described above is also referred to as “detected value” of the average level of the signal amplitude.
なお、上記の信号振幅の平均レベル算出における全有効画素数での除算は、画素数が2のn乗(nは整数)で与えられるときは、デジタル値のビットシフト処理で実現しても良い。また全有効画素数は、同じシステムでは定数であるので全有効画素数の除算を省略しても良い。 Note that the division by the total number of effective pixels in the calculation of the average level of the signal amplitude described above may be realized by a bit shift process of a digital value when the number of pixels is given by 2 to the nth power (n is an integer). . Further, since the total number of effective pixels is a constant in the same system, division of the total number of effective pixels may be omitted.
制御部12bは、実施の形態1の制御部12と同様であるが、以下のように付加的な機能を有する。即ち、制御部12bは、検波部15から供給された信号振幅の平均レベルの検出値ASAに基づいて、レンズ1の絞りの制御、タイミング発生部10が発生するCCD撮像素子2の光電変換素子からの電荷読出しタイミング及び電荷強制排出タイミングの制御(従って、電荷蓄積時間、即ち露光時間の制御)、プログラマブル利得増幅部4の増幅利得の制御、並びに三次元画素加算部6の画素加算処理の制御を行う。
さらに、映像信号処理部7は、垂直走査周期毎に三次元画素加算部6の出力に含まれるノイズのレベルを算出し、制御部12bへ供給する。
The
Further, the video
なお、検波部15は、信号振幅の平均レベルの算出及びノイズレベルの算出を、垂直走査周期毎に行う代わりに、検波部15及び映像信号処理部7内部の信号処理時間並びに検波部15及び映像信号処理部7から制御部12bへの伝送時間を考慮して、数回の垂直走査に1回だけ行うようにしても良い。
The detection unit 15 calculates the average level of the signal amplitude and the noise level every vertical scanning period, instead of performing the signal processing time in the detection unit 15 and the video
また、検波部15は、信号振幅の平均レベルを算出する代わりに、信号振幅のピーク検波とする場合もある。検波部15の出力は、着目する被写体の視認性が高くなるように生成する。例えば、ハイライト部分を白く飽和させたくない場合は、ピーク検波とし、ハイライト部分が白く飽和しても中間階調がはっきり見えれば良い場合は、平均値検波とする。 Further, the detection unit 15 may perform peak detection of the signal amplitude instead of calculating the average level of the signal amplitude. The output of the detection unit 15 is generated so that the visibility of the subject of interest is high. For example, when it is not desired to saturate a highlight portion to white, peak detection is performed. When a halftone is clearly visible even if the highlight portion is saturated to white, average detection is performed.
以下で詳しく述べるように、三次元画素加算部6による感度制御も露光制御の一環として制御できるので、照度環境が変化しても、常に最適な条件で被写体を視認できる画像が得られる効果がある。また、三次元画素加算部6で、加算係数を変えることで、信号振幅を調整することも可能である。
As will be described in detail below, sensitivity control by the three-dimensional
制御部12bは、検波部15から得られる信号振幅の平均レベルの検出値ASAが一定となるように自動露光制御を行う。明るい環境での撮像で上記信号振幅が大きい時、制御部12bは、レンズ1の開口を絞るように制御してCCD撮像素子2への入射光量を減らしたり、タイミング発生部10による電荷強制排出タイミングの調整で、CCD撮像素子2の光電変換素子に蓄積される電荷を強制排出するように制御して露光時間を減らしたりする。
The
暗い環境での撮像で上記信号振幅が小さくなってきた時、制御部12bは、プログラマブル利得増幅部4の増幅利得を増やすように制御して撮像信号を増幅する。しかしながら、上記増幅利得が大き過ぎるとノイズが目立つようになり画質が低下する。他の方法として、制御部12bは、CCD撮像素子2の光電変換素子からの電荷読出しを垂直走査周期単位で間引くように制御することにより露光時間を延ばすこともできる。しかしながら、露光時間が長すぎると動く被写体が残像となり画質が低下する。さらに垂直走査周期単位で欠落する画像の補間(フレーム補間)を行なう部が必要になる。
When the signal amplitude becomes small due to imaging in a dark environment, the
実施の形態1と同様に、本実施の形態の制御部12bは、三次元画素加算部6への増感倍率Lを変更することができ、例えば1倍から20倍に設定する。増感倍率Lの設定(調整)は、検波部15からの照度情報並びに露光パラメータに基づいて行われる。設定された増感倍率Lに基づいて、面内画素加算での増感倍率La及び面間画素加算での増感倍率Lbが定められる。
実施の形態1で述べたように、設定された増感倍率Laに応じて面内画素加算部20の画素加算部595での画素加算に用いられる加算係数が調整され、設定された増感倍率Lbに応じて面間画素加算部30の画素加算部39での画素加算に用いられる加算係数が調整される。従って、照度情報に基づいて面内画素加算における加算係数及び面間画素加算における加算係数が調整される。
Similar to the first embodiment, the
As described in the first embodiment, the addition coefficient used for pixel addition in the
以下、被写体照度が変化したときの感度調整のための手順の一例を説明する。まず、露光時間は一定値(標準露光時間)Trに維持するものとして説明する。
被写体照度が徐々に暗くなり、信号振幅の平均レベルの検出値ASAが下がってくると(図30(e))、レンズ1の絞りを開放方向に制御して(図30(a)の範囲Sa)、信号振幅の平均レベルを維持する。ここで、「信号振幅の平均レベルを維持する」とは、三次元画素加算部6の出力の信号振幅の平均レベル、従って検波部15の出力で表される、信号振幅の平均レベルASAを維持することを意味する。
Hereinafter, an example of a procedure for sensitivity adjustment when the subject illuminance changes will be described. First, description will be made assuming that the exposure time is maintained at a constant value (standard exposure time) Tr.
When the subject illuminance gradually decreases and the detection value ASA of the average level of the signal amplitude decreases (FIG. 30E), the aperture of the
レンズ1の絞りが開放(全開)になった後は、プログラマブル利得増幅部4の増幅利得を増やすように制御して(図30(b)の範囲Sb)、信号振幅の平均レベルを維持する。プログラマブル利得増幅部4の増幅利得が大きくなり、増幅利得の所定の上限値UGLよりも大きくなった後は、三次元画素加算部6の増感倍率Lを大きくなるように制御して(図30(c)の範囲Sc)、信号振幅の平均レベルを維持する。
After the aperture of the
増感倍率Lの制御による平均レベルASAの維持は、増感倍率Lが最大値(L=20)となるまで可能である。それよりもさらに被写体照度が低下すると、平均レベルASAは低下を開始する。 The average level ASA can be maintained by controlling the sensitization magnification L until the sensitization magnification L reaches the maximum value (L = 20). When the subject illuminance further decreases, the average level ASA starts to decrease.
標準露光時間Trにおいて、レンズ絞りを開放とし、増幅利得を最大とし、増感倍率Lが1であるときに三次元画素加算部6の出力が所定のレベルとなる照度HLを高照度側基準値とし、高照度基準値HLの1/20の照度、即ち、標準露光時間Trにおいて、レンズ絞りを開放とし、増幅利得を最大とし、増感倍率Lが20であるときに三次元画素加算部6の出力が所定のレベルとなる照度LLを、低照度側基準値とする。
In the standard exposure time Tr, the illuminance HL at which the output of the three-dimensional
被写体照度が徐々に明るくなって、低照度側基準値LL以上となり、信号振幅の平均レベルの検出値ASAが上がろうとすると、三次元画素加算部6の増感倍率Lを減らすように制御して(図30(c)の範囲Sc)、信号振幅の平均レベルASAを維持する。増感倍率Lが1倍まで小さくなると、次にプログラマブル利得増幅部4の増幅利得を減らすように制御して、信号振幅の平均レベルASAを維持する。プログラマブル利得増幅部4の増幅利得が減少し(図30(b)の範囲Sb)、所定の下限値LGLよりも小さくなった後は、レンズ1の絞りを遮光方向に制御して(図30(a)の範囲Sa)、信号振幅の平均レベルを維持する(図30(e))。さらに照度が高くなると、平均レベルASAは上昇する。
When the illuminance of the subject gradually becomes brighter and exceeds the low illuminance side reference value LL and the detection value ASA of the average level of the signal amplitude is about to increase, control is performed to reduce the sensitization magnification L of the three-dimensional
以上の制御を行う結果、図30(e)に実線で示すように、下限LLから上限ULまでの範囲において、信号振幅の平均レベルASAを一定に保つことができる。 As a result of the above control, the average level ASA of the signal amplitude can be kept constant in the range from the lower limit LL to the upper limit UL as shown by the solid line in FIG.
なお、露光時間を一定としたが、被写体の照度に応じて露光時間をも制御しても良い。例えば、照度が低下して、増感倍率Lが最大値になってもなおも、信号振幅が十分な値とならないときに、露光時間を長くすることとしても良い(図30(d)の範囲Sd)。逆に、照度が高くなり、絞りを最大に絞っても(F値を最も高くしても)、信号振幅が大きすぎる場合には、露光時間を短くしても良い(図30(d)の範囲Se)。
このような露光時間の制御を加えると、図30(e)に点線で示すように、下限LLeから上限ULeまでの範囲において、信号振幅の平均レベルASAを一定に保つことができる。
Although the exposure time is constant, the exposure time may be controlled according to the illuminance of the subject. For example, even when the illuminance decreases and the sensitization magnification L reaches the maximum value, the exposure time may be increased when the signal amplitude does not reach a sufficient value (range in FIG. 30D). Sd). Conversely, if the illuminance increases and the diaphragm is maximized (the F value is maximized), or if the signal amplitude is too large, the exposure time may be shortened (see FIG. 30D). Range Se).
When such exposure time control is applied, the average level ASA of the signal amplitude can be kept constant in the range from the lower limit LLe to the upper limit ULe, as shown by the dotted line in FIG.
上記増幅利得の所定の上限値UGLは、映像信号処理部7で検出されるノイズレベルの検出値ANLに基づいて決まる。(被写体照度が低下し、それに伴い撮像素子2の出力のS/Nが低下した場合に増幅利得を増加させる必要があることを考慮し、)ノイズレベルの検出値ANLが信号振幅の平均レベルの検出値ASAに対して所定のノイズ割合(第1の所定のノイズ割合、即ち許容上限値)NPR1に達したときのプログラマブル利得増幅部4の増幅利得を上記所定の上限値UGLとする。上記第1の所定のノイズ割合NPR1は例えば1/50と定められる。
The predetermined upper limit value UGL of the amplification gain is determined based on the noise level detection value ANL detected by the video
ノイズレベルの検出値ANLは、ノイズ低減処理によりノイズ成分を抽出し、全有効画素範囲のノイズ成分の絶対値の総和を全有効画素数で除算することで求まる。ノイズ低減処理により、入力信号のノイズを低減したノイズ低減信号NRSが得られる。上記入力信号(映像信号処理部7内でノイズ低減処理を行う前の信号)から上記ノイズ低減信号NRSを減算することでノイズ成分を抽出できる。上記のようにして求められるノイズレベルの「算出値」を、「検出値」と言うことがある。 The noise level detection value ANL is obtained by extracting noise components by noise reduction processing and dividing the sum of absolute values of noise components in the entire effective pixel range by the total number of effective pixels. By the noise reduction process, a noise reduction signal NRS in which the noise of the input signal is reduced is obtained. A noise component can be extracted by subtracting the noise reduction signal NRS from the input signal (a signal before the noise reduction process is performed in the video signal processing unit 7). The “calculated value” of the noise level obtained as described above may be referred to as “detected value”.
用途によって被写体の視認にあたり許容できるノイズレベルは異なるため、上記第1の所定のノイズ割合NPR1は、S/Nを重視するか、画像解像度を重視するか等、撮像装置の用途によって変わる。制御部12bは、プログラマブル利得増幅部4に設定している利得、及び映像信号処理部7から制御部12bへ供給されるノイズレベルの検出値ANLを観測しながらダイナミックに上記増幅利得の所定の上限値UGLを決めてプログラマブル利得増幅部4及び三次元画素加算部6を制御することとしても良く、撮像装置を工場から出荷する前にノイズレベルの検出値ANLが信号振幅の平均レベルの検出値ASAに対して第1の所定のノイズ割合NPR1に達する増幅利得を測定し、上記所定の上限値UGLとして、撮像装置の電源を切っても記憶内容を保持できる記憶部(不揮発性のメモリ、電池でバックアップされた揮発性のメモリなど)16に書込み、制御部12bは上記増幅利得の所定の上限値UGLを参照してプログラマブル利得増幅部4及び三次元画素加算部6を制御するようにしても良い。
Since the allowable noise level for visual recognition of the subject varies depending on the application, the first predetermined noise ratio NPR1 varies depending on the application of the imaging apparatus, such as whether S / N is important or image resolution is important. The
上記増幅利得の所定の下限値LGLは、映像信号処理部7から制御部12bへ供給されるノイズレベルの検出値ANLに基づいて決まる。ノイズレベルの検出値ANLが信号振幅の平均レベルの検出値ASAに対して所定のノイズ割合(第2の所定のノイズ割合)NPR2を下回ったときのプログラマブル利得増幅部4の増幅利得を上記所定の下限値LGLとする。上記第2の所定のノイズ割合は、上記第1の所定のノイズ割合NPR1と三次元画素加算部6による感度倍率(20倍)に基づいて決める。例えば、上記第2の所定のノイズ割合NPR2は、1/1000(=(1/50)×(1/20))と定められる。
The predetermined lower limit value LGL of the amplification gain is determined based on a noise level detection value ANL supplied from the video
用途によって被写体の視認にあたり許容できるノイズレベルは異なるため、上記第2の所定のノイズ割合NPR2は、S/Nを重視するか、画像解像度を重視するか等、撮像装置の用途によって変わる。制御部12bは、プログラマブル利得増幅部4に設定している利得、及び映像信号処理部7から制御部12bへ供給されるノイズレベルの検出値ANLを観測しながらダイナミックに上記増幅利得の所定の下限値LGLを決めてプログラマブル利得増幅部4及び三次元画素加算部6を制御することとしても良く、撮像装置を工場から出荷する前にノイズレベルの検出値ANLが信号振幅の平均レベルの検出値ASAに対して第2の所定のノイズ割合NPR2に達する増幅利得を測定し、上記所定の下限値LGLとして、撮像装置の電源を切っても記憶内容を保持できる記憶部16に書込み、制御部12bは上記増幅利得の所定の下限値LGLを参照してプログラマブル利得増幅部4及び三次元画素加算部6を制御するようにしても良い。
Since the allowable noise level for visual recognition of the subject differs depending on the application, the second predetermined noise ratio NPR2 varies depending on the application of the imaging device, such as whether S / N is important or image resolution is important. The
制御部12bは、レンズ1の絞り、CCD撮像素子2の露光時間、プログラマブル利得増幅部4の増幅利得、三次元画素加算部6における画素加算による信号振幅調整機能を制御して信号振幅の平均レベル(三次元画素加算部6の出力の信号振幅の平均レベル)を維持する。
The
以上のような制御を行っているので、検波部15の出力に対し、露光制御パラメータに基づく逆算を行うことで得られる換算値は、被写体の照度に対応した値である。即ち、そのような逆算によって得られた照度が高照度側基準値以上か、低照度側輝度値以下か、それらの基準値の間の範囲にあるかを判断し、判断結果に応じ画素加算の制御(増感感度の調整)を行うことができる。 Since the control as described above is performed, the conversion value obtained by performing the reverse calculation based on the exposure control parameter with respect to the output of the detection unit 15 is a value corresponding to the illuminance of the subject. That is, it is determined whether the illuminance obtained by such back calculation is higher than the high illuminance side reference value, lower illuminance side luminance value, or in the range between these reference values, and pixel addition is performed according to the determination result. Control (adjustment of sensitization sensitivity) can be performed.
上記のように構成したので、露光制御の中で、絞り制御、増幅利得制御、画素加算制御、露光時間制御を順番に切替えることで、視認性の良い最適な明るさの画像を出力することができる効果がある。 Since it is configured as described above, it is possible to output an image with optimal brightness with good visibility by sequentially switching aperture control, amplification gain control, pixel addition control, and exposure time control during exposure control. There is an effect that can be done.
また、画素加算部において、加算する画素の数ではなく加算係数で増感倍率を設定できるように構成し、増感倍率Lを整数に限らず小数を含む値で設定できることとしたので、露光制御の中で、画素加算制御も加算係数を小数点以下の値をも使ってシームレスに切替えられ、照度変化の過程で、画像の明るさが急変することなく見やすい画像が出力できる効果がある。 Further, the pixel addition unit is configured so that the sensitization magnification can be set not by the number of pixels to be added but by the addition coefficient, and the sensitization magnification L can be set by a value including not only an integer but also a decimal. Among them, the pixel addition control is also seamlessly switched using the addition coefficient with a value after the decimal point, and there is an effect that an easy-to-view image can be output without a sudden change in the brightness of the image in the process of illuminance change.
実施の形態6.
図31は本発明の実施の形態6による撮像装置を示す。図31において、測光部17が付加されている点、及び制御部12の代わりに制御部12cが設けられている点を除き、実施の形態1と同様であり、同様な効果を奏する。
FIG. 31 shows an imaging apparatus according to
測光部17は、レンズ1への光の入射方向の被写体照度を測光する。測光部17の照度センサ(図示せず)の取り付け及び位置決めはレンズの光軸に基づいて決められ、レンズ1が撮像する被写体の照度を測光する。
The
制御部12cは、実施の形態1の制御部12と同様であるが、以下のように付加的な機能を有する。即ち、制御部12cは、測光部17から供給された照度値に基づいて、レンズ1の絞りの制御、タイミング発生部10が発生するCCD撮像素子2の光電変換素子からの電荷読出しタイミング及び電荷強制排出タイミングの制御(従って、電荷蓄積時間、即ち露光時間の制御)、プログラマブル利得増幅部4の増幅利得の制御、並びに三次元画素加算部6の画素加算処理の制御を行う。
The
制御部12cは、記憶部16内に保持されている設定値テーブルに従って、レンズ1の絞り、CCD撮像素子2の露光時間、プログラマブル利得増幅部4の増幅利得、三次元画素加算部6の増感倍率の設定を行う。
設定値テーブルには、照度値ごとにレンズ1の絞り、CCD撮像素子2の露光時間、プログラマブル利得増幅部4の増幅利得、三次元画素加算部6の増感倍率が登録されている。
In accordance with the set value table stored in the storage unit 16, the
In the set value table, the aperture of the
照度が明るいときは、撮像素子2の露光時間はフレームレートに基づく標準露光時間Trに、プログラマブル利得増幅部4の増幅利得は1倍に、三次元画素加算部6の増感倍率Lは1倍に設定してレンズ1の絞りを絞っていく(図30(a)の範囲Sa)。レンズ1が最大絞りになって照度がさらに明るくなると、撮像素子2の露光時間を標準露光時間Trから短く制御する(図30(d)の範囲Se)。
When the illuminance is bright, the exposure time of the
照度が暗くなると、撮像素子2の露光時間はフレームレートに基づく標準露光時間Trに、プログラマブル利得増幅部4の増幅利得は1倍に、三次元画素加算部6の増感倍率Lは1倍に設定してレンズ1の絞りを開いていく(図30(a)の範囲Sa)。レンズ1が絞り開放になって照度がさらに暗くなると、プログラマブル利得増幅部4の増幅利得を1倍から大きくしていく(図30(b)の範囲Sb)。プログラマブル利得増幅部4の増幅利得が、上記の上限値(三次元画素加算部6の出力に含まれるノイズのレベルが上記の第1の所定の割合に達したときの増幅利得の値、即ち、該ノイズレベルが上記の第1の所定の割合(許容範囲の上限値)を超えないという条件を満たす最大利得値)となって照度がさらに暗くなると、三次元画素加算部6の増感倍率を1倍から大きくしていく(図30(c)の範囲Sc)。さらに暗くなると、露光時間を長くする(図30(d)の範囲Sd)。
When the illuminance becomes dark, the exposure time of the
上記のように構成したので、露光制御の中で、絞り制御、増幅利得制御、画素加算制御及び露光時間制御を順番に切替えることで、視認性の良い最適な明るさの画像を出力することができる効果がある。 Since it is configured as described above, an aperture image, amplification gain control, pixel addition control, and exposure time control can be sequentially switched during exposure control to output an image with optimal brightness with good visibility. There is an effect that can be done.
また、画素加算部において、加算する画素の数ではなく加算係数で増感倍率を設定できるように構成し、増感倍率Lを整数に限らず小数を含む値で設定できることとしたので、露光制御の中で、画素加算制御も加算係数を小数点以下の値をも使ってシームレスに切替えられ、照度変化の過程で、画像の明るさが急変することなく見やすい画像が出力できる効果がある。 Further, the pixel addition unit is configured so that the sensitization magnification can be set not by the number of pixels to be added but by the addition coefficient, and the sensitization magnification L can be set by a value including not only an integer but also a decimal. Among them, the pixel addition control is also seamlessly switched using the addition coefficient with a value after the decimal point, and there is an effect that an easy-to-view image can be output without a sudden change in the brightness of the image in the process of illuminance change.
なお、実施の形態5及び6において、増感倍率を最大にしても信号振幅が十分でない場合に露光時間を長くする旨説明したが、これはフレームレートが変わらないようにすることを優先した結果である。フレームレートよりも解像度を重視する場合には、露光時間を長くする制御を先に行い、露光時間を(例えば所定の値まで)長くしても信号振幅が十分でない場合に増感倍率を大きくすることとしても良く、増感倍率を大きくする制御と露光時間を長くする制御を平行して行っても良い。 In the fifth and sixth embodiments, it has been described that the exposure time is lengthened when the signal amplitude is not sufficient even when the sensitization magnification is maximized. This is a result of giving priority to keeping the frame rate unchanged. It is. When the resolution is more important than the frame rate, the control to increase the exposure time is performed first, and the sensitization magnification is increased when the signal amplitude is not sufficient even if the exposure time is increased (for example, up to a predetermined value). Alternatively, the control for increasing the sensitization magnification and the control for extending the exposure time may be performed in parallel.
1 レンズ、 2 CCD撮像素子、 3 相関二重サンプリング処理部、 4 プログラマブル利得増幅部、 5 A/D変換部、 6 三次元画素加算部、 7 映像信号処理部、 8 映像信号出力端子、 9 駆動部、 10 タイミング発生部、 11 同期信号発生部、 12、12b、12c 制御部、 13、13b 撮像信号生成部、 14 CMOS撮像素子、 15 検波部、 16 記憶部、 17 測光部、 20 面内画素加算部、 30 面間画素加算部、 21 画素抽出部、 22 領域選択部、 23 選択加算部、 24 信号結合部、 31 画素抽出部、 35 加算画素選択部、 39 画素加算部、 350 信号分離部、 351〜354、651〜654 画素選択部、 361〜364、661〜664 パターン判別部、 381〜384、681〜684 相関判別部、 570 画素選択部、 571〜582 変化幅算出部、 585 最小値算出部、 587 画素指定部、 590 相関領域検出部、 593 画素選択部、 595 画素加算部、 3611〜3619、6611〜6619 判別部、 36111、66111、66211 信号分離部、 36112、66112、66212 判定部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens, 2 CCD image pick-up element, 3 Correlation double sampling process part, 4 Programmable gain amplification part, 5 A / D conversion part, 6 Three-dimensional pixel addition part, 7 Video signal processing part, 8 Video signal output terminal, 9 Drive Unit, 10 timing generation unit, 11 synchronization signal generation unit, 12, 12b, 12c control unit, 13, 13b imaging signal generation unit, 14 CMOS image sensor, 15 detection unit, 16 storage unit, 17 photometry unit, 20 in-plane pixel Addition unit, 30 inter-pixel addition unit, 21 pixel extraction unit, 22 region selection unit, 23 selection addition unit, 24 signal combination unit, 31 pixel extraction unit, 35 addition pixel selection unit, 39 pixel addition unit, 350 signal separation unit 351-354, 651-654 pixel selection unit, 361-364, 661-664 pattern discrimination unit, 81-384, 681-684 Correlation determination unit, 570 pixel selection unit, 571-582 change width calculation unit, 585 minimum value calculation unit, 587 pixel designation unit, 590 correlation region detection unit, 593 pixel selection unit, 595 pixel addition unit 3611 to 3619, 6611 to 6619 discrimination unit, 36111, 66111, 66211 signal separation unit, 36112, 66112, 66212 judgment unit.
Claims (12)
前記撮像信号生成部で生成された撮像信号に基づいて、前記連続するフレームの各々内において、当該フレーム内の画素を順次指定し、指定された画素について、同じフレーム内において、前記指定された画素の周辺に位置する画素のうち、前記指定された画素との画素値の相関性が高い画素を選択し、選択された画素の画素値と、前記指定された画素の画素値を加算して加算結果を当該指定された画素についての面内増感信号として出力する面内画素加算部と、
前記連続するフレームを順次注目フレームとして指定し、前記注目フレーム内の画素を順次注目画素として指定し、各注目画素について、当該注目フレームの近傍に位置する1又は2以上のフレームの各々から、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素の各々について、前記注目画素との前記面内増感信号の相関性を、相関有無判定閾値と比較判定し、該比較判定により相関が有ると判定された画素の中から相関性が高い画素を選択し、前記1又は2以上の近傍のフレームの各々から選択された画素についての前記面内増感信号と前記注目画素についての前記面内増感信号を加算して加算結果を三次元増感信号として出力する面間画素加算部と
を有し、
前記面内画素加算部は、
各々前記指定された画素とその周辺の画素で形成される、予め定められた複数の領域のうち、相互間の相関性が高い画素から成る領域を選択し、選択された領域内の画素の位置を示す加算画素位置情報と、選択された領域のパターンを示す加算画素パターン符号を出力する領域選択部と、
前記指定された画素の撮像信号について、前記領域選択部で選択された領域に含まれる画素の撮像信号を加算することで得られる加算結果を当該指定された画素についての面内増感信号として出力する選択加算部とを有し、
前記面間画素加算部は、
前記近傍のフレームのうちの少なくとも前記注目フレームに隣接するフレームの各々内において、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素についての前記面内増感信号及び前記加算画素パターン符号と、前記注目画素についての前記面内増感信号及び前記加算画素パターン符号と、前記注目画素についての前記面内増感信号と注目画素以外の前記面内増感信号との相関有無を判別する相関有無判定閾値との比較の結果に基づいて、当該フレームから一つの画素を選択する撮像装置。 An imaging signal generation unit that performs imaging and generates an imaging signal indicating a pixel value for each pixel of a plurality of pixels that constitute each temporally continuous frame;
Based on the imaging signal generated by the imaging signal generation unit, the pixels in the frame are sequentially designated in each of the successive frames, and the designated pixels are designated in the same frame for the designated pixels. A pixel having a high correlation between the pixel value and the designated pixel is selected from the pixels located around the pixel, and the pixel value of the selected pixel and the pixel value of the designated pixel are added and added. An in-plane pixel adder that outputs the result as an in-plane sensitization signal for the designated pixel;
The consecutive frames are sequentially designated as the attention frame, the pixels in the attention frame are sequentially designated as the attention pixels, and for each attention pixel, from each of one or more frames located in the vicinity of the attention frame, the For each of the pixels located at the same position as the target pixel and its surroundings, the correlation of the in-plane sensitization signal with the target pixel is compared with a correlation presence / absence determination threshold value, and it is determined that there is a correlation by the comparison determination. A pixel having a high correlation is selected from the selected pixels, and the in-plane sensitization signal for the pixel selected from each of the one or more neighboring frames and the in-plane sensitization for the pixel of interest possess a plane between the pixel adding unit for outputting the addition result by adding the signals as a three-dimensional sensitization signal,
The in-plane pixel addition unit
A region composed of pixels having a high correlation with each other is selected from a plurality of predetermined regions each formed by the designated pixel and its surrounding pixels, and the position of the pixel in the selected region And an area selection unit that outputs an addition pixel pattern code indicating the pattern of the selected area,
For the imaging signal of the designated pixel, the addition result obtained by adding the imaging signals of the pixels included in the area selected by the area selection unit is output as an in-plane sensitization signal for the designated pixel. And a selective addition unit to
The inter-plane pixel addition unit
The in-plane sensitization signal and the added pixel pattern code for pixels located in the same position as the target pixel and in the vicinity thereof in each of the frames adjacent to the target frame among the neighboring frames, and Correlation presence / absence determination for determining presence / absence of correlation between the in-plane sensitization signal and the added pixel pattern code for the target pixel and the in-plane sensitization signal for the target pixel and the in-plane sensitization signal other than the target pixel An imaging device that selects one pixel from the frame based on a result of comparison with a threshold .
少なくとも前記注目フレームに隣接するフレームの各々内において、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素の中に、前記相関有無判定閾値との比較結果により、前記注目画素との相関が有ると判定された画素が存在し、さらに前記注目画素と前記加算画素パターン符号が同じである画素が存在する場合には、前記加算画素パターン符号が一致する画素のうちで、前記注目画素と、前記面内増感信号の相関性が最も高い画素を選択し、
少なくとも前記注目フレームに隣接するフレームの各々内において、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素のうち、前記相関有無判定閾値との比較結果により、前記注目画素との相関が有ると判定された画素が1つも存在しない場合、或いは前記注目画素と前記加算画素パターン符号が同じである画素が存在しない場合には、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素のうちで、前記注目画素と、前記面内増感信号の相関性が最も高い画素を選択する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。 The inter-plane pixel addition unit
At least in each of the frames adjacent to the target frame, among the pixels located at the same position as the target pixel and its surroundings, there is a correlation with the target pixel based on the comparison result with the correlation presence / absence determination threshold value. When the determined pixel is present and there is a pixel having the same added pixel pattern code as that of the target pixel, the target pixel and the surface among the pixels having the same added pixel pattern code Select the pixel with the highest correlation of the internal sensitization signal,
At least in each of the frames adjacent to the target frame, it is determined that there is a correlation with the target pixel based on the comparison result with the correlation presence / absence determination threshold among the pixels located at the same position as the target pixel and its surroundings. If there is no pixel that has been changed, or if there is no pixel that has the same pixel code addition as the pixel of interest, among the pixels located at the same position as the pixel of interest and its surroundings, The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein a pixel having the highest correlation between the target pixel and the in-plane sensitization signal is selected.
前記撮像信号生成部で生成された撮像信号を互いに異なる時間だけ遅延させて、前記指定された画素とその周辺の画素の画素値を表す信号を同時に抽出する画素抽出部をさらに有し、
前記領域選択部は、
前記画素抽出部で抽出された画素のうちの、前記指定された画素と、その周辺に位置する1又は2以上の画素とから成る組合せを複数個形成し、該複数個の組合せのうち、当該組合せを構成する画素の画素値の最大値と最小値の差が最小である組合せを、前記相互間の相関性が高い画素から成る領域を構成するものとして選択する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像装置。 The in-plane pixel addition unit
A pixel extraction unit that delays the imaging signals generated by the imaging signal generation unit by different times and simultaneously extracts signals representing pixel values of the designated pixel and surrounding pixels;
The region selection unit
Of the pixels extracted by the pixel extraction unit, a plurality of combinations of the designated pixel and one or more pixels located in the vicinity thereof are formed, and the combination of the plurality of combinations claim difference between the maximum value and the minimum value of the pixel values of the pixels constituting the combination combinations is the minimum, and selecting as constituting an area composed of pixels of high correlation between the mutual 1 5. The imaging device according to any one of items 1 to 4 .
前記面内画素加算部から出力された前記加算画素パターン符号を互いに異なる時間だけ遅延させて前記注目フレームの前記注目画素についての前記加算画素パターン符号と、前記近傍のフレーム内に位置し、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素についての前記加算画素パターン符号を同時に抽出するパターン符号抽出部と、
少なくとも前記注目フレームに隣接するフレームの各々内において、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素の各々についての前記加算画素パターン符号が前記注目フレームの前記注目画素についての前記加算画素パターン符号と同じか否かの判定を行うパターン判別部と
を備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像装置。 The inter-plane pixel addition unit
The addition pixel pattern code output from the in-plane pixel addition unit is delayed by different times, and the addition pixel pattern code for the target pixel of the target frame is positioned in the neighboring frame, and the target pixel A pattern code extraction unit that simultaneously extracts the added pixel pattern code for pixels located at the same position as the pixel and its surroundings;
At least in each of the frames adjacent to the target frame, the added pixel pattern code for each of the pixels located at and around the same position as the target pixel is the added pixel pattern code for the target pixel of the target frame. further comprising a pattern determination unit which performs the same whether the determined imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in.
前記面内画素加算部から出力された前記面内増感信号を互いに異なる時間だけ遅延させて前記注目フレームの前記注目画素についての前記面内増感信号と、前記近傍のフレーム内に位置し、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素についての前記面内増感信号を同時に抽出する面内増感信号抽出部と、
少なくとも前記注目フレームに隣接するフレームの各々内において、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素の各々についての前記面内増感信号と前記注目フレームの前記注目画素についての前記面内増感信号と前記相関有無判定閾値との比較結果に基づいて当該フレーム内において、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素のうちのいずれかを選択する相関判別部と
を備えることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。 The inter-plane pixel addition unit
The in-plane sensitization signal output from the in-plane pixel addition unit is delayed by different times, and is located in the in-plane sensitization signal for the pixel of interest in the frame of interest and in the neighboring frame, An in-plane sensitization signal extracting unit that simultaneously extracts the in-plane sensitization signals for pixels located at the same position as the target pixel and its surroundings;
At least in each of the frames adjacent to the target frame, the in-plane sensitization signal for each of the pixels located at and around the same position as the target pixel and the in-plane increase for the target pixel of the target frame. A correlation discriminating unit that selects one of the pixels located at the same position as the target pixel and its surroundings in the frame based on a comparison result between the sense signal and the correlation presence / absence determination threshold value. The imaging device according to claim 6 .
前記面内増感信号と、前記加算画素パターン符号とを結合して、複合信号を生成して出力する信号結合部を有し、
前記面間画素加算部は、
前記面内画素加算部の前記信号結合部から出力された前記複合信号を互いに異なる時間だけ遅延させて前記注目フレームの前記注目画素についての前記複合信号と、前記近傍のフレーム内に位置し、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素についての前記複合信号を同時に抽出する抽出部と、
少なくとも前記注目フレームに隣接するフレームの各々内において、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素の各々ついての前記複合信号に含まれる前記加算画素パターン符号が前記注目フレームの前記注目画素についての前記複合信号に含まれる前記加算画素パターン符号と同じか否かの判定を行うパターン判別部と、
少なくとも前記注目フレームに隣接するフレームの各々内において、前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素の各々についての前記複合信号に含まれる前記面内増感信号と前記注目フレームの前記注目画素についての前記複合信号に含まれる前記面内増感信号と前記相関有無判定閾値との比較結果と、前記パターン判別部での判定結果とに基づいて当該フレーム内において前記注目画素と同じ位置及びその周辺に位置する画素のうちのいずれかを選択する相関判別部と
を備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像装置。 The in-plane pixel addition unit
A signal combining unit that combines the in-plane sensitization signal and the addition pixel pattern code to generate and output a composite signal;
The inter-plane pixel addition unit
The composite signal output from the signal combining unit of the in-plane pixel addition unit is delayed by different times and located in the composite signal for the pixel of interest of the frame of interest and the neighboring frame, An extraction unit that simultaneously extracts the composite signal for pixels located at the same position as the target pixel and its surroundings;
At least in each of the frames adjacent to the target frame, the added pixel pattern code included in the composite signal for each of the pixels located at and around the same position as the target pixel is the target pixel of the target frame. A pattern discriminating unit for determining whether or not it is the same as the added pixel pattern code included in the composite signal;
At least in each frame adjacent to the target frame, the in-plane sensitization signal and the target pixel of the target frame included in the composite signal for each of the pixels located at and around the same position as the target pixel The same position as the target pixel in the frame based on the comparison result between the in-plane sensitization signal included in the composite signal and the correlation presence / absence determination threshold value and the determination result in the pattern determination unit the imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a correlation determination unit which selects one of the pixels located in the neighborhood.
前記パターン判別部は、
前記注目フレームから2フレーム以上離れたフレーム内の画素についての前記加算画素パターン符号が、当該フレームに対して前記注目フレーム側で隣接する他のフレームにおいて選択された画素についての前記加算画素パターン符号と一致するか否かの判定を行い、
前記相関判別部は、前記注目フレームから2フレーム以上離れたフレーム内の画素についての前記面内増感信号と、当該フレームに対して前記注目フレーム側で隣接する他のフレームにおいて選択された画素についての前記面内増感信号と前記相関有無判定閾値との比較結果と、前記パターン判別部での判定結果とに基づいて、当該フレーム内において、前記注目画素と同じ位置及びその周辺位置する画素のうちのいずれかを選択する
ことを特徴とする請求項7又は8に記載の撮像装置。 The neighboring frames include not only a frame adjacent to the frame of interest but also a frame that is two frames or more away from the frame of interest,
The pattern discrimination unit
The addition pixel pattern code for pixels in a frame that is two frames or more away from the frame of interest is the addition pixel pattern code for pixels selected in another frame adjacent to the frame on the frame of interest side Determine whether they match,
The correlation determination unit includes the in-plane sensitization signal for a pixel in a frame that is two frames or more away from the frame of interest, and a pixel selected in another frame adjacent to the frame on the frame of interest. On the basis of the comparison result between the in-plane sensitization signal and the correlation presence / absence determination threshold value and the determination result in the pattern determination unit, the pixel at the same position as the target pixel and its peripheral position in the frame The image pickup apparatus according to claim 7 or 8 , wherein one of them is selected.
前記注目フレームに対して1フレーム期間前のフレーム及び1フレーム期間後のフレームの少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の撮像装置。 The neighboring frame is
The imaging apparatus according to any one of claims 1 9, characterized in that it comprises at least one frame after the frame and one frame period of one frame period prior to the frame of interest.
前記注目フレームに対して1フレーム期間前のフレームと、
前記注目フレームに対して2フレーム期間前のフレームと、
前記注目フレームに対して1フレーム期間後のフレームと、
前記注目フレームに対して2フレーム期間後のフレームとを含む
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の撮像装置。 The neighboring frame is
A frame one frame period before the frame of interest;
A frame two frames before the frame of interest;
A frame after one frame period with respect to the frame of interest;
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 10 , further comprising a frame after two frame periods with respect to the frame of interest.
被写体の照度を表す照度情報を生成する照度情報生成部と、
前記照度情報に基づいて前記増感倍率を決定する制御部とをさらに備える
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像装置。 At least one of the addition of the pixel value in the in-plane pixel addition unit and the addition of the in-plane sensitization signal in the inter-plane pixel addition unit is performed by weighted addition using an addition coefficient determined based on the sensitization magnification. Done,
An illuminance information generator for generating illuminance information representing the illuminance of the subject;
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 11, further comprising a controller for determining the sensitizing factor on the basis of the illuminance information.
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